Способ автоматического поддержания плотности нестабильного газового конденсата на выходе установок низкотемпературной сепарации газа северных нефтегазоконденсатных месторождений рф

Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту на Крайнем Севере, в частности, к автоматическому поддержанию на установке низкотемпературной сепарации газа (далее – установка) плотности нестабильного газового конденсата (НГК), подаваемого в магистральный конденсатопровод (МКП). В способе осуществляют очистку поступающей газоконденсатной смеси от механических примесей, разделение ее на осушенный газ и смесь НГК с водным раствором ингибитора (ВРИ), и осушенный газ направляют в магистральный газопровод (МГП), а смесь в дегазатор-разделитель (ДР), из которого ВРИ отводят на регенерацию ингибитора, НГК насосом подают в МКП, а газ выветривания через клапан регулятор (КР), регулирующий давление в ДР, направляют в компрессор газов выветривания для закачки в МГП, а ведущая эти процессы автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) установки контролирует датчиком плотности плотность ρ_факт НГК, подаваемого в МКП, и датчиком давления – давление газа выветривания Р_факт в ДР. Регулирование давления в ДР осуществляется КР, стоящим на его выходе и управляемым каскадом пропорционально-интегрально-дифференцирующих регуляторов (ПИД-регуляторов). На вход задания SP первого ПИД-регулятора АСУ ТП подает сигнал значения уставки плотности ρ_зад НГК, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал значения фактической плотности ρ_факт с датчика плотности НГК, сравнивая которые он формирует на своем выходе CV сигнал уставки значения давления Р_зад, которое обеспечит достижение необходимой плотности НГК на выходе ДР, и подает ее на вход задания SP второго ПИД-регулятора каскада поддержания давления в ДР, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал фактического значения давления Р_факт с датчика давления, установленного в ДР, сравнивая которые данный ПИД-регулятор на своем выходе CV формирует управляющий сигнал для КР, стоящего на выходе ДР, поддерживая необходимое давление газа в нем. Плотность НГК, подаваемого в МКП, автоматически поддерживают контролируемые АСУ ТП два каскада ПИД-регуляторов, первый из которых поддерживает заданную плотность ρ_зад НГК после включения установки в работу, регулируя давление газа в ДР с помощью КР, установленного на его выходе, а второй каскад вступает в работу по команде АСУ ТП после того, как первый каскад ПИД-регуляторов исчерпает свои возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП, и эту команду АСУ ТП подает на вход Start\Stop второго ПИД-регулятора второго каскада системы, после чего этот ПИД-регулятор подает со своего выхода CV сигнал управления на КР, который регулирует расход добытой газоконденсатной смеси по установке, и начинает изменять степень его открытия/закрытия до тех пор, пока не будут выполнены определенные условия. Только после этого АСУ ТП прекращает управление расходом добываемой газоконденсатной смеси вторым каскадом системы, и управление плотностью НГК, подаваемого в МКП, АСУ ТП вновь осуществляет с помощью первого каскада ПИД-регуляторов. Технический результат заключается в повышении качества управления технологическим процессом. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту на севере РФ, в частности, к автоматическому поддержанию плотности нестабильного газового конденсата (НТК) на выходе установок низкотемпературной сепарации газа (далее установка) северных нефтегазоконденсатных месторождений РФ.

Известен способ автоматизации установки низкотемпературной сепарации газа, включающий автоматическое поддержание температуры сепарации, расхода газа и давлений на установке [см., например, стр. 112, Б.Ф. Тараненко, В.Т. Герман. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М., "Недра", 1976 г., 213 с.].

Недостатком данного способа является то, что в нем не предусмотрено управление степенью дегазации и, соответственно, поддержание плотности НГК при подаче его в магистральный конденсатопровод (МКП). Это может вызвать ряд проблем, связанных с появлением газовых пробок и их скоплений в конденсатопроводе. Наличие таких пробок может стать причиной серьезных осложнений и аварий, приводящих к материальным, людским и экологическим потерям. [См. например, А.А. Коршак, А.И. Забазнов, В.В. Новоселов и др. Трубопроводный транспорт нестабильного газового конденсата. - М: ВНИИОЭНГ, 1994].

Известен способ автоматизации установки низкотемпературной сепарации газа, включающий автоматическое поддержание заданных значений температур и давлений на установке [см., например, стр. 406, Р.Я. Исакович, В.И. Логинов, В.Е. Попадько. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов, М., Недра, 1983, 424 с.]. Степень дегазации НГК в данном способе поддерживается путем его нагрева, используя змеевик-подогреватель, установленный в емкости дегазатора-разделителя (ДР).

Недостатком данного способа является то, что из-за инерционности процесса нагрева и отсутствия контроля значения плотности НГК, подаваемого в МКП, степень дегазации и поддержание плотности НГК при подаче его в МКП осуществляется практически «вслепую», без точного управления процессом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического поддержания плотности НГК, подаваемого в МКП, на установках в районах Крайнего Севера, включающий очистку в блоке низкотемпературной сепарации газа поступающей газоконденсатной смеси от механических примесей и разделение ее на осушенный газ и смесь НГК с водным раствором ингибитора (ВРИ), которую отводят в дегазатор-разделитель (ДР) для дегазации, и далее из ДР ВРИ отводят на регенерацию ингибитора в цех регенерации ингибитора, НГК подают насосом в МКП, а газ выветривания из ДР - на компрессор газов выветривания для закачки в магистральный газопровод (МГП). Плотность НГК, подаваемого в МКП, контролируют датчиком плотности, а давление газа выветривания в ДР, из которого его отводят через клапан регулятор (КР), регулирующий давление в ДР, контролируют датчиком давления. Величина давления в ДР задается автоматически каскадом из двух пропорционально-интегрально-дифференцирующих (ПИД) регуляторов, реализованных на базе автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) установки, для чего на вход задания SP ПИД-регулятора поддержания плотности НГК в ДР подают значение уставки плотности, заданную обслуживающим персоналом, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают значение текущей плотности с датчика плотности НГК, сравнивая которые ПИД-регулятор формирует на своем выходе CV сигнал уставки давления, которое обеспечит достижение необходимой плотности НГК на выходе ДР, и подает ее на вход SP ПИД-регулятора поддержания давления в ДР. На вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора подают текущее значение давления с датчика давления, установленного в ДР. Сравнивая его с заданием ПИД-регулятор на своем выходе CV формирует управляющий сигнал, который подает на КР для поддержания необходимого значения давления газа в ДР. Если во время реализации процесса поддержания заданной плотности НГК рабочий орган КР достигнет своего крайнего положения (открытого либо закрытого), АСУ ТП установки формирует сообщение оператору о невозможности достижения заданной плотности НГК, подаваемого в МКП, и необходимости принятия решения об изменении режима работы установки [патент на изобретение РФ №2700310].

Существенным недостатком данного способа является то, что изменение режима работы установки в случаях достижения рабочим органом КР, установленного на выходе ДР, своего крайнего положения (открытого либо закрытого) осуществляется вручную оператором, что снижает качество управления технологическим процессом.

Целью настоящего изобретения является повышение качества управления технологическим процессом по поддержанию плотности НГК на выходе установки, который подается в МКП, с учетом норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки для условий Крайнего Севера.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является повышение качества управления технологическим процессом по поддержанию плотности НГК на выходе установки, который подается в МКП, путем исключения человеческого фактора при принятии решений с учетом норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки для условий Крайнего Севера.

Заявляемый способ обеспечивает автоматический контроль и подержание заданной плотности НГК, подаваемого в МКП, путем поддержания необходимого значения давления дегазации в ДР при различных режимах работы установки и переключение технологического процесса на новый режим в случае необходимости. Это предотвращает образование газовых пробок и их скоплений в МКП, обеспечивая повышение надежности его эксплуатации и снижение вероятности рисков осложнений и аварий, которые могут привести к серьезным экологическим, людским и материальным потерям.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического поддержания плотности НГК на выходе установок низкотемпературной сепарации северных нефтегазоконденсатных месторождений РФ, включает блок низкотемпературной сепарации газа, который осуществляет очистку поступающей газоконденсатной смеси от механических примесей, разделение ее на осушенный газ и смесь НГК с ВРИ. Осушенный на установке газ направляют в МГП, а смесь НГК с ВРИ направляют в ДР, из которого ВРИ отводят на регенерацию ингибитора в цех регенерации ингибитора, а НГК насосом подают в МКП. Газ выветривания через КР, регулирующий давление в ДР, направляют в компрессор газов выветривания для закачки в МГП. Ведущая эти процессы АСУ ТП установки контролирует датчиком плотности плотность ρ_факт НГК, подаваемого в МКП, и датчиком давления - давление газа выветривания Р_факт в ДР. Регулирование давления в ДР осуществляется КР, стоящем на его выходе и управляемым каскадом пропорционально-интегрально-дифференцирующих ПИД-регуляторов. На вход задания SP первого ПИД-регулятора АСУ ТП подает сигнал значения уставки плотности ρ_зад НГК, необходимой для работы системы, значение которой устанавливает обслуживающий персонал установки перед ее запуском в работу, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал значения фактической плотности ρ_факт с датчика плотности НГК. Сравнивая значения ρ_факт и ρ_зад этот ПИД-регулятор формирует на своем выходе CV сигнал уставки значения давления Р_зад, которое обеспечит достижение необходимой плотности НГК на выходе ДР, и подает ее на вход задания SP второго ПИД-регулятора каскада поддержания давления в ДР. На вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал фактического значения давления Р_факт с датчика давления, установленного в ДР. Сравнивая Р_факт и Р_зад данный ПИД-регулятор на своем выходе CV формирует управляющий сигнал для КР, стоящего на выходе ДР, поддерживая необходимое давление газа в нем.

Плотность НГК, подаваемого в МКП, автоматически поддерживают контролируемые АСУ ТП два каскада ПИД-регуляторов. Первый из них поддерживает заданную плотность ρ_зад НГК после включения установки в работу, регулируя давление газа в ДР с помощью КР, установленного на его выходе. Второй каскад вступает в работу по команде АСУ ТП после того, как первый каскад ПИД-регуляторов исчерпает свои возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП. Эту команду в виде сигнала логическая «единица» АСУ ТП подает на вход Start\Stop второго ПИД-регулятора второго каскада системы, этот ПИД-регулятор включается в работу и подает со своего выхода CV сигнал управления на КР, который регулирует расход добытой газоконденсатной смеси по установке. КР начинает изменять свою степень открытия/закрытия до тех пор, пока не будут выполнены два условия, согласно которым АСУ ТП должна зафиксировать плотность ρ_факт НГК, подаваемого в МКП, равной заданному значению ρ_зад, и то, что рабочий орган КР, установленного на выходе ДР, перешел в среднее или максимально близкое к нему положение, допускаемое рамками технологических ограничений и заданий по плану добычи. Сразу после этого АСУ ТП прекращает управление расходом добываемой газоконденсатной смеси вторым каскадом системы путем подачи на вход Start\Stop второго ПИД-регулятора второго каскада сигнал логический «ноль». Одновременно с этим АСУ ТП фиксирует в своей базе данных значение сигнала, поступающего на вход задания SP второго ПИД-регулятора второго каскада ПИД-регуляторов на найденное в процессе поиска нового режима работы установки в качестве уставки положения рабочего органа КР, установленного на выходе ДР. И после этого управление плотностью НГК, подаваемого в МКП, АСУ ТП вновь осуществляет с помощью первого каскада ПИД-регуляторов.

АСУ ТП установки определяет возможность управления плотностью НГК, подаваемого в МКП, с помощью первого каскада ПИД-регуляторов по положению рабочего органа КР, которым стоит на выходе ДР. При этом считают, что первый каскад ПИД-регуляторов исчерпал свои возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП, если рабочий орган управляемого им КР окажется в одном из своих крайних положений - либо закрытого, либо открытого.

Первый каскад ПИД-регуляторов поддерживает заданную плотность ρ_зад НГК, подаваемого в МКП, до тех пор, пока рабочий орган этого КР, стоящего на выходе ДР, не достигнет одного из своих крайних положений -либо закрытого, либо открытого.

АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или информационной управляющей системе (ИУС) промысла и предприятия о необходимости определения новых параметров работы установки при исчерпании возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП, с помощью первого каскада ПИД-регуляторов системы и приступает к автоматическому поиску новых параметров работы установки путем регулирования расхода добытой газожидкостной смеси с помощью второго каскада ПИД-регуляторов системы, поступающей на ее вход в пределах разрешенных диспетчерской службой предприятия границ. АСУ ТП прекращает этот поиск тогда, когда будет восстановлена возможность управления плотностью НГК с помощью первого каскада ПИД-регуляторов. При этом АСУ ТП фиксирует в своей базе данных найденные новые параметры технологического процесса и генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия о значении этих параметров.

АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла о необходимости запроса у диспетчерской службы и/или ИУС предприятия новых границ допустимых вариаций по добыче газожидкостной смеси, поступающей на установку, если в процессе управления потоком добываемой газожидкостной смеси с помощью КР, установленного на входе установки будет достигнута одна из границ разрешенного диспетчерской службой и/или ИУС предприятия коридора допустимых вариаций расхода добываемой газожидкостной смеси, а рабочий орган КР, установленного на выходе ДР не придет в среднее или максимально близкое к нему в рамках технологических ограничений и заданий по плану добычи.

АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия о невозможности достижения заданной плотности ρ_зад НГК, подаваемого в МКП, если рабочие органы КР 2 и КР 6, стоящих на входе установки и на выходе ДР, соответственно, одновременно достигнут своих крайних положений - закрытого либо открытого, и рекомендует принять решение с учетом возникшей ситуации - переход на режим работы с аппаратами воздушного охлаждения или с турбодетандерами, необходимости предупреждения гидратообразования в теплообменниках установки.

На фиг. 1 приведена укрупненная функциональная технологическая схема установки и в ней использованы следующие обозначения:

1 - входная линия установки;

2 - КР изменения расхода газоконденсатной смеси по установке 4;

3 - АСУ ТП установки;

4 - блок низкотемпературной сепарации газа;

5 - МГП;

6 - КР поддержания давления газа в ДР;

7 - датчик давления в ДР;

8 - компрессор газов выветривания;

9 - ДР;

10 - датчик плотности НГК;

11 - насосный агрегат;

12 - МКП.

На фиг. 2 приведена структурная схема автоматического управления поддержания плотности НГК на выходе установки и в ней использованы следующие обозначения:

13 - сигнал, поступающий с датчика давления 7, установленного в ДР 9, на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 20;

14 - сигнал, поступающий с датчика плотности НГК 10 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 18;

15 - сигнал задания плотности НГК, поступающий на вход задания SP ПИД-регулятора 18 из АСУ ТП 3;

16 - сигнал управления работой ПИД-регулятора 19, подаваемый АСУ ТП 3 на его вход Start\Stop;

17 - сигнал задания положения исполнительного органа КР 2, поступающий на вход задания SP ПИД-регулятора 19 из АСУ ТП 3;

18 - ПИД-регулятор поддержания плотности НГК в ДР 9;

19 - ПИД-регулятор поддержания заданного положения исполнительного органа КР 2;

20 - ПИД-регулятор поддержания давления в ДР 9;

21 - управляющий сигнал, подаваемый на КР 6;

22 - управляющий сигнал, подаваемый на КР 2.

ПИД-регуляторы 18, 19 и 20 реализованы на базе АСУ ТП 3.

Способ автоматического поддержания плотности НГК на выходе установок низкотемпературной сепарации северных нефтегазоконденсатных месторождений РФ реализуют следующим образом.

Добытая газоконденсатная смесь через входную линию 1 установки, оснащенный КР 2, поступает в блок низкотемпературной сепарации газа 4, где происходит ее очищение от механических примесей, капельной влаги и пластовой жидкости, выделение НГК, ВРИ и газа. По мере накопления смеси НГК и ВРИ ее отводят в ДР 9, оснащенный датчиком давления 7, в котором газожидкостная смесь подвергается разделению на фракции и дегазации, а газ направляют в МГП 5. Поток выделенного газа (газ выветривания) из ДГ 9 подают на вход компрессора газов выветривания 8 по трубопроводу, оснащенному КР 6, обеспечивающем поддержание необходимого давления газа в ДР 9. Компрессор 8 компримирует этот газ и подает его в МГП 5. НГК поступает по трубопроводу, оснащенному датчиком плотности 10, на вход насосного агрегата 11, который подает его в МКП 12. ВРИ из ДР 9 подают в цех регенерации метанола установки комплексной подготовки газа.

Плотность НГК, подаваемого в МКП 12, АСУ ТП автоматически поддерживает используя систему ПИД-регуляторов, состоящую из двух каскадов. Первый каскад регулирует давление газа выветривания Р_факт в ДР 9 с помощью КР 6, установленного на его выходе и в него входят ПИД-регуляторы 18 и 20. Этот каскад осуществляет управление плотностью НГК при фиксированной (заданной диспетчерской службой) производительности установки по добыче газа и газового конденсата. Когда первый каскад ПИД-регуляторов исчерпает свои возможности по управлению плотностью НГК (например, рабочий орган КР 6 окажется в одном из своих крайних положений), и прекращает свою работу, тогда необходимо изменить режим работы установки для восстановления управляемости плотностью НГК. Эту задачу реализует второй каскад ПИД-регуляторов.

Второй каскад, по команде АСУ ТП, с помощью КР 2 регулирует изменение расхода добываемой газоконденсатной смеси по установке, с помощью которого АСУ ТП ищет ее новый режим работы. О поиске нового режима работы установки в автоматическом режиме АСУ ТП извещает операторов установки и диспетчерскую службу предприятия. Поиск нового режима работы установки осуществляется с того момента времени, когда первый каскад ПИД-регуляторов, исчерпав свои возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП. Второй каскад ПИД-регуляторов прекращает управление режимом работы установки по команде АСУ ТП тогда, когда будет восстановлена возможность управления плотностью НГК, подаваемого в МКП, с помощью первого каскада ПИД-регуляторов (в нашем случае это произойдет тогда, когда рабочий орган КР 6 вернется в свое среднее положение, или близкое к нему). В этот момент времени АСУ ТП фиксирует в своей базе данных новые параметры работы установки и передает их значения операторам и диспетчерской службе предприятия.

Во второй каскад входят ПИД-регуляторы 20 и 19. На вход обратной связи PV ПИД-регулятора 19 поступает сигнал положения рабочего органа КР 6, задаваемый ПИД-регулятором 20 в виде управляющего сигнала 21, подаваемого на КР 6.

Режим работы второго каскада ПИД-регуляторов реализуют следующим образом. При запуске установки в работу АСУ ТП 3 на вход Start\Stop ПИД-регулятора 19 подает сигнал 16 логический «ноль», который налагает запрет на подачу управляющего сигнала 22 с выхода CV ПИД-регулятора 19 на КР 2. В этом случае плотность НГК в ДГ 9 поддерживает первый каскад ПИД-регуляторов 18 и 20 следующим образом.

При запуске установки в работу значение плотности ρ_зад НГК задает обслуживающий персонал как уставку, которая в виде сигнала 15, поступает на вход задания SP ПИД-регулятора 18. На вход обратной связи PV данного ПИД-регулятора поступает сигнал 14 значения фактической плотности ρ_факт НГК, поступающий с датчика измерения плотности 10. В результате их обработки ПИД-регулятор 18 на своем выходе CV формирует значение уставки давления Р_зад, которое необходимо поддерживать в ДР 9, чтобы значение ρ_факт совпадало со значением ρ_зад. Эту уставку Р_зад ПИД-регулятор 18 подает со своего выхода CV на вход задания SP ПИД-регулятора 20. На вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал 13 фактического значения давления Р_факт с датчика давления 7, установленного в ДР 9. В результате на своем выходе CV ПИД-регулятор 20 формирует сигнал 21 управления степенью открытия/закрытия КР 6. Эта операция приводит к уменьшению/увеличению выделения «легких» фракций из НГК, что позволяет системе управлять его плотностью и поддерживать ее значение, соответствующее заданному ρ_зад.

В процессе работы установки, при изменении режима работы скважин, образовании гидратных отложений на стенках ТО, возникновении залповых выбросов пластовой воды и т.д., возможна ситуация, когда рабочий орган КР 6 достигнет своего крайнего положения (закрытого либо открытого). В такой ситуации АСУ ТП 3 установки генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия о необходимости изменения режима работы установки и переходе к автоматическому поиску параметров нового режима, и включает в работу ПИД-регулятор 19, который управляет степенью открытия/закрытия КР 2, регулирующий расход добытой газоконденсатной смеси по установке 4 в рамках допустимых ограничений, установленными диспетчером газодобывающего предприятия. Для этого АСУ ТП 3 подает на вход Start\Stop ПИД-регулятора 19 сигнал 16 логическая «единица», который разрешает ему вступить в работу.

На вход задания SP ПИД-регулятора 19 АСУ ТП подает сигнал 17, являющийся уставкой степени открытия/закрытия КР 6. Как правило, в момент запуска системы степень открытия/закрытия КР 6 назначается равной его среднему положению, т.е. 50%. На вход обратной связи PV ПИД-регулятора 19 подают сигнал 21, поступающий с выхода CV ПИД-регулятора 20 и соответствующий значению фактического положения исполнительного органа КР 6. В результате на выходе CV ПИД-регулятора 19, когда он включен в работу, формируется сигнал 22 управляющий степенью открытия/закрытия КР 2, который регулирует расход добытой газоконденсатной смеси по установке и связанный с ним перепад давления на блоке низкотемпературной сепарации газа 4. Эта операция вызывает уменьшение/увеличение выделения «легких» фракций из газоконденсатной смеси в блоке низкотемпературной сепарации газа 4, и проводится до тех пор, когда плотность ρ_факт НГК станет соответствовать заданному значению ρ_зад. Сразу после этого, учитывая текущее положение рабочего органа КР 6 каскада поддержания давления в ДР 9, АСУ ТП 3 изменяет значения уставки, поступающей на вход задания SP ПИД-регулятора 19 в виде сигнала 17 задания положения исполнительного органа КР 2. Одновременно с изменением расхода поступающей на установку добытой газожидкостной смеси меняются условия работы ДР 9. Соответственно, первый каскад ПИД-регуляторов 18 и 20 выводит рабочий орган КР 6 из крайнего положения. Процесс продолжается до тех пор, когда первый каскад поддержания давления в ДР 9 переведет рабочий орган КР 6 в среднее положение, а если этого нельзя будет достичь, тогда максимально близко к этому положению, допускаемому рамками технологических ограничений и заданий по плану добычи.

После этого АСУ ТП 3 фиксирует значение найденной уставки, подаваемой в виде сигнала 17 на входе задания SP ПИД-регулятора 19, и подает на вход Start\Stop этого ПИД-регулятора сигнал 16, равный логическому «ноль», налагая запрет на его работу. В результате все управление по поддержанию давления в ДР 9, и, следовательно, заданной плотности НГК, подаваемого в МКП 12, опять переходит к каскаду поддержания давления в ДР 9. Одновременно АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия о новых параметрах работы установки и фиксирует их в своей базе данных. И этот режим работы будет длиться до тех пор, пока рабочий орган КР 6 вновь не окажется в одном из крайних положений. После этого описанный цикл восстановления управления процессом посредством поддержания давления в ДР 9 повторяется.

Возможен случай, когда расход добываемой газожидкостной смеси по установке выйдет за рамки допустимых вариаций, заданных диспетчерской службой предприятия. В этом случае АСУ ТП генерирует соответствующее сообщение оператору и/или ИУС промысла с предложением запросить у диспетчерской службы и/или ИУС предприятия новые границы допустимых вариаций по добыче газожидкостной смеси, поступающей на установку.

Возможен случай, когда рабочие органы КР 6 и КР 2 одновременно достигнут своих крайних положений (закрытого либо открытого), тогда АСУ ТП 3 установки об этом формирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия и рекомендует принять решение с учетом возникших ситуаций (переход на режим работы с аппаратами воздушного охлаждения или с турбодетандерами, предупредить гидратообразования в теплообменниках установки).

Настройку данных ПИД-регуляторов проводит обслуживающий персонал в момент запуска системы в работу под конкретные условия добычи согласно методу, изложенному, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД-регулятор. Ресурс: http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.

Способ автоматического поддержания плотности НГК на выходе установок низкотемпературной сепарации северных нефтегазоконденсатных месторождений РФ, реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном нефтегазоконденсатном месторождении на установках комплексной подготовки газа 1 В и 2 В. Реализация способа наиболее эффективна в период, когда пластовой энергии нефтегазоконденсатного месторождения достаточно для его эксплуатации с использованием эффекта дросселирования Джоуля-Томпсона. Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых нефтегазоконденсатных месторождениях РФ.

Применение данного способа позволяет повышать качества принятых решений на установке путем исключения человеческого фактора из управления технологическим процессом поддержания плотности НГК, подаваемого в МКП, с учетом норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки для условий Крайнего Севера. Благодаря этому практически исключается риск образования газовых пробок и их скоплений в МГП и, соответственно, повышается надежность его эксплуатации, снижается вероятность риска возникновения осложнений и аварий в конденсатопроводе, которые могут привести к серьезным экологическим, людским и материальным потерям.

1. Способ автоматического поддержания плотности нестабильного газового конденсата на выходе установок низкотемпературной сепарации газа северных нефтегазоконденсатных месторождений РФ, включающих блок низкотемпературной сепарации газа, в котором осуществляют очистку поступающей газоконденсатной смеси от механических примесей, разделение ее на осушенный газ и смесь нестабильного газового конденсата – НГК с водным раствором ингибитора – ВРИ, и осушенный газ направляют в магистральный газопровод – МГП, а смесь в дегазатор-разделитель – ДР, из которого ВРИ отводят на регенерацию ингибитора в цех регенерации ингибитора, НГК насосом подают в магистральный конденсатопровод – МКП, а газ выветривания через клапан регулятор – КР, регулирующий давление в ДР, направляют в компрессор газов выветривания для закачки в МГП, а ведущая эти процессы автоматизированная система управления технологическими процессами – АСУ ТП установки контролирует датчиком плотности плотность ρ_факт НГК, подаваемого в МКП, и датчиком давления – давление газа выветривания Р_факт в ДР, регулирование давления в ДР осуществляется КР, стоящим на его выходе и управляемым каскадом пропорционально-интегрально-дифференцирующих – ПИД-регуляторов, на вход задания SP первого ПИД-регулятора АСУ ТП подает сигнал значения уставки плотности ρ_зад НГК, необходимой для работы системы, значение которой устанавливает обслуживающий персонал установки перед ее запуском в работу, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал значения фактической плотности ρ_факт с датчика плотности НГК, сравнивая которые он формирует на своем выходе CV сигнал уставки значения давления Р_зад, которое обеспечит достижение необходимой плотности НГК на выходе ДР, и подает ее на вход задания SP второго ПИД-регулятора каскада поддержания давления в ДР, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал фактического значения давления Р_факт с датчика давления, установленного в ДР, сравнивая которые данный ПИД-регулятор на своем выходе CV формирует управляющий сигнал для КР, стоящего на выходе ДР, поддерживая необходимое давление газа в нем, отличающийся тем, что плотность НГК, подаваемого в МКП, автоматически поддерживают контролируемые АСУ ТП два каскада ПИД-регуляторов, первый из которых поддерживает заданную плотность ρ_зад НГК после включения установки в работу, регулируя давление газа в ДР с помощью КР, установленного на его выходе, а второй каскад вступает в работу по команде АСУ ТП после того, как первый каскад ПИД-регуляторов исчерпает свои возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП, и эту команду в виде сигнала логическая «единица» АСУ ТП подает на вход Start\Stop второго ПИД-регулятора второго каскада системы, после чего этот ПИД-регулятор подает со своего выхода CV сигнал управления на КР, который регулирует расход добытой газоконденсатной смеси по установке, и начинает изменять степень его открытия/закрытия до тех пор, пока не будут выполнены два условия, согласно которым АСУ ТП должна зафиксировать плотность ρ_факт НГК, подаваемого в МКП, равной заданному значению ρ_зад, и то, что рабочий орган КР, установленного на выходе ДР, перешел в среднее или максимально близкое к нему положение, допускаемое рамками технологических ограничений и заданий по плану добычи, и только после этого АСУ ТП прекращает управление расходом добываемой газоконденсатной смеси вторым каскадом системы путем подачи на вход Start\Stop второго ПИД-регулятора второго каскада сигнал логический «ноль» и одновременно фиксирует значение сигнала, поступающего на вход задания SP второго ПИД-регулятора второго каскада ПИД-регуляторов на найденное в процессе поиска нового режима работы установки в качестве уставки положения рабочего органа КР, установленного на выходе ДР, и управление плотностью НГК, подаваемого в МКП, АСУ ТП вновь осуществляет с помощью первого каскада ПИД-регуляторов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП установки определяет возможность управления плотностью НГК, подаваемого в МКП, с помощью первого каскада ПИД-регуляторов по положению рабочего органа КР, который стоит на выходе ДР, при этом считают, что первый каскад ПИД-регуляторов исчерпал свои возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП, если рабочий орган управляемого им КР окажется в одном из своих крайних положений – либо закрытого, либо открытого.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый каскад ПИД-регуляторов поддерживает заданную плотность ρ_зад НГК, подаваемого в МКП, до тех пор, пока рабочий орган этого КР, стоящего на выходе ДР, не достигнет одного из своих крайних положений – либо закрытого, либо открытого.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или информационно-управляющей системе – ИУС промысла и предприятия о необходимости определения новых параметров работы установки при исчерпании возможности по управлению плотностью НГК, подаваемого в МКП, с помощью первого каскада ПИД-регуляторов системы, и приступает к автоматическому поиску новых параметров работы установки путем регулирования расхода добываемой газожидкостной смеси с помощью второго каскада ПИД-регуляторов системы, поступающей на ее вход в пределах разрешенных диспетчерской службой предприятия границ, и прекращает этот поиск тогда, когда будет восстановлена возможность управления плотностью НГК с помощью первого каскада ПИД-регуляторов, при этом АСУ ТП фиксирует в своей базе данных найденные новые параметры технологического процесса и генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия о значении этих параметров.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла о необходимости запроса у диспетчерской службы и/или ИУС предприятия новых границ допустимых вариаций по добыче газожидкостной смеси, поступающей на установку, если в процессе управления потоком добываемой газожидкостной смеси с помощью КР, установленного на входе установки, будет достигнута одна из границ разрешенного диспетчерской службой и/или ИУС предприятия коридора допустимых вариаций расхода добываемой газожидкостной смеси, а рабочий орган КР, установленного на выходе ДР, не придет в среднее положение или максимально близкое к нему в рамках технологических ограничений и заданий по плану добычи.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП генерирует сообщение оператору и/или ИУС промысла и предприятия о невозможности достижения заданной плотности ρ_зад НГК, подаваемого в МКП, если рабочие органы КР 2 и КР 6, стоящих на входе установки и на выходе ДР, соответственно, одновременно достигнут своих крайних положений – закрытого либо открытого, и рекомендует принять решение с учетом возникшей ситуации – переход на режим работы с аппаратами воздушного охлаждения или с турбодетандерами, либо необходимости предупреждения гидратообразования в теплообменниках установки.