Автоматическая система регулирования производительности газовых скважин

 

(«)746086

Сеюз Соаетскик

Социалнстнчвских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву-

I (22) Заявлено 09.11.77 (21) 2541354/22-.03

1 (51)M. Кл.

Е 21 В 43/00

С, 05 В 11/00 с присоединением заявки HP(23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 070780, Бюллетень HP 25

Дата опубликования описания 070780 (53) УДК 622 ° 276 ° .2 (088.81,/ .„. д"),,. 7 - ((>

Б. Ф. Тараненко и Ю. В. Беспалов . 6.,,".;

Специальное проектно-конструкторское бюро " Промавтоматика"

Министерства приборостроения, средств автоматизации с стем и авления СССР (72) Авторы изобретения (71) 3а яв итель (54} АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

2, Изобретение относится к технике автоматического управления и регули рования и может быть использовано в газодобывающей промышленности на га,зовых и газоконденсатных промыслах.

Известна пневматическая автоматическая система регулирования производительности скважин, состоящая из и (по числу скважин) регуляторов рас- 1п хода газа, п пневматических исполнительных механизмов, установленных на шлейфах газовых скважин, и одного регулятора давления, вход которого подключен к гаэосборному коллектору, а выход — к каждому регулятору расхода. При изменении давления в гаэосборном коллекторе регулятор давления автоматически изменяет задание всем регуляторам расхода. Последние, воздействуя на свои исполнительные механизмы, изменяют производительность газовых скважин до тех пор> пока давление в газосборном коллекторе не восстановится на задан-з5 ном значении(1)

Описанйой системе присущи следующие недостатки: не исключена перегрузка газовых скважин при увеличении отбора газа с промысла, аварийном или плановом отключении некоторых скважин. Перегрузка газовых скважин приводит к нарушению правил эксплуатации недр, преждевременному обводнению скважин или разрушению призабойной эоны, что в итоге требует дополнительных заттрат на ремонт скважин или приводит к последующему уменьшению их производительности, неизбежно нарушение технологического режима отбора и осушки газа при исчезновении пневмопнтания системы.

На газовых промыслах питание пневматических систем автоматики осуществляется от установок осушки воэдуха, в состав которых входят компрессоры, осушители воздуха, рессиверы. При исчезновении электроэнергии (что бывает не так редко, особенно на промыслах с индивидуальными электростанциями) останавливаются компрессоры,и давление воздуха в рессиверах постепенно снижается.

В зимний период, особенно на промыслах, расположенных в районах Крайнего Севера, имеет место конденсация и замерзание влаги в трубопроводах, 746086

4 что также приводит к исчезновению, эового промысл ,пневмопитания систем автома . Э ромысла при исчезнов н атики. то пневмопитания системы. ромысл р зновении вызывает полное закрытие или откры- П тие (в зависимости от типа) ис о оставленная цель остига д ется тем, нительных механизмов ° п л- что автоматиче еская система регулироВ измов. вания производительности газовых обоих случаях нарушаетсй тех -,скважин снабжена п по чи нологический режим отбора и ос ш и осушки газа, что проявляется либо в пере- давления вхо ы грузке скважин и х в ения, входы которых соединены с: ин и ухудшении качества линией пневмопитания а вых подготовки газа либо в ме ания, а выходы реле добычи газа.

1 у еньшении давления подключены ко входа е м соотИэвестна т ветствующих пневмоклапанов, при этом тема ег -ли о эвестна также автоматическая сис- выходы регулятор р у ирования производитель- с исполнительными оров расхода соединены льными механизмами через ности газовых скважин, которая предот- пневмоклапаны. вращает перегрузку газовых скважин На чертеже иэоб чертеже изображена принципиальпредлагаемой системы. при увеличении отбора газа с промысла ная схема предл и втоматическая система регулироваили остановках некоторых скважин.Сиа- 15 Автомат прои водительности газовых скватема состоит из ряда (по числу сква-, ния произв р да и исполнительных механизмов асхо жин)датчиков расхода газа, регуляторов жин включает лини 1 установленные и 2 нию пневмопитания,; новленные на шлейфе 2 каждой газо-. установленных на шлейфах скважин.К ины датчик 4 и регулятор (tl д му из входов регуляторов расхода 20 5 расхода газа

П д газа, связанный с исполни(к каналу задание ) через блоки огра- тельным механизма 6 ничения сигнала подсоединен автомати- > пан 7 и мом через пневмоклаи с выходом соответствующего ческий регулятор давления, вход кото- блока С ограничен граничения сигнала,к которотару (2

q ючен к гаэосборному коллек му подсоединен выход р выход регулятора давПииэе

75 ления,установленного на газосборном ри изменении отбора газа с про- коллекто е 10. мысла или притока лекторе О.Система содержит и (по коллектор авл н ока газа в гаэосборный числ r у аэовых скважин) пйевмоклапанов ктор давление в последнем откло- . 7, подключенных к и еле няется от э аданного з начения. Это х к и реле давлений 11 отклонение воспринимается регулят соответственно,при этом к ое о- давления 11 ажд реле ром давления кото ый

30 со еди не но с в о им входом с к торы через блоки линией 1 пневмопитания. ограничения изменяет задание регуляторам расхода. Последние воздей- ствуют на исполнительные механизмы

Реле давления 11 состоит из двух до тех пор,по р дительность р,пока производительность основных частей:мембранного блока 12 скважин не станет равной заданному З5 "сопла-з и двух пневмоконтактов 13 и 14 значению. сопла-заслонка" . Мембранный блок 12

Блоки состоит из трех мембран, связанных лаки ограничения настраиваются между собой таким образом, что сигнал от регуляжестким цент ом и р образутора давления проходит через них к ющих четыре камеры А Б В и Г и Г. Пру- регуляторам расхода без изменения 40 жина 15 в камере А соз ает п д остоянное только в том случае, когда величина A

0 усилие на мембранном блоке 12. Камера этого сигнала не превышает значения соеди не на с атмосфе ой а к ф р, амера Г» соответствующего максимально допус- ме а В ачения„. с соплом 14 и выходом пневмо еле. р е. Катимой и роиэводительности соответст- 1 пневмопитания. с- мера и сопла 13 соединены с линией вующей скважины. Если выходной сигнал регулятора давления превысит невмоклапан состоит иэ т ех невм рех кадопустимое значение на выха мер А, Б иВ аз, р деленных двумя меме, на выходе бло- бранами, образующими мембранный бло ков ограничения будут оставаться по вЂ, 16 с-, жесткий цент кото о о ранны блок тоянные з начения сигналов ов, соответ- . лонкой выпускного сопла 17. В камере ствующие максимально допустимым зна- В имеется пружина 18 соз аю чениям",пр изводительности сооТ 50 ветст- тоянное усилие на мемб анно вующих скважин. Эти значения п ар м блоке 16, изводительности и будут поддерживать ро- Камера A соединена с выхо ом е автоматические регуляторы расхода лятора расхода, а сопла 17. — с д р гу-, полнительным механизмом 6. — с исТаким образом, описанная система обес- A печивает автоматическое регулир втоматическая система ова- следующим образом. работает ние производительности газовых сква- Пино жин, не допуская их п ри нормальном значении давления д пуская их перегрузки. питания (Р = 1 4 0 14 к / )

Однако этой системе так же кгс см g Ko мандный сигнал, подаваемый и вышеописанной, присущ второй нед мый в камеру достаток: при исчезновении пневмопи- (} б

В реле давления 11, развивает на а мемтания ее отказ приводит к нарушению ее раином блоке 12 усилие п ево р сходятехн щее по значению усилие, развиваемое ехнологического режима отбора и осуш- пружиной 15 ки газа. ин Этого реле, в результаЦель изобретения — предотвращение : ется

:те чего мембранный блок 12 фикси с руется в нижнем положении, закрывая нарушения технологического режима га- gg сопла 14 п о, связанное с атмосферой, и

746086 открывая сопла 13, на которое ".îäà,— ется давление питания.

Выходной сигнал реле давления 11, равный давлению питания, поступает в

kaMepy управления Б пневмоклапана 7 и развивает на мембранном блоке 16 усилие, превосходящее по значению усилие пружины 18 пневмоклапана 7, в результате чего мембранный блок

16 перемещается в верхнее положение, открывает сопла 17 и соеди.. няет.вход исполнительного механизма б с выходом регулятора расхода 5.

При увеличении отборч газа с промысла или отключении некоторых из скважин 3 давление в газосборном коллекторе 10 отклоняется (уменьшается) от наперед заданного значения. Выходной сигнал регулятора 9 давления, который воспринимает это отклонение, при этом изменяется (увеличивается), Сигнал от регулятора 9 давления про- 20 ходит через блоки 8 ограничения сигнала и поступает на вход (как задание) регуляторов 5 расхода газа. Последние, воздействуя через открытые пневмоклапаны 7 на исполнительные 15 механизмы б, изменяют проходные сечения регулирующих органов, а соответственно, и производительность газовых скважин 3 до тех пор, пока давление в газосборном коллекторе 10 не станет gQ равным заданному.

Блоки 8 ограничения сигнала настраиваются таким образам, что сигнал ат регулятора 9 давления проходит через них к регуляторам 5 расхода газа без изменения только в там случае, когда величина этого сигнала не больше значения, соответствующего максимально допустимой производительности соответствующей скважины 3.

Если выходной сигнал регулятора 9 давления становится больше допустимых значений,. установленных на бла".. ках 8 ограничения сигнала, на выходе этих блоков остаются постоянные значения сигналов, соответствую- 45

1 щйе максимально допустимым значениям йроизводительности соответствующих газовых скважин 3. Эти максимально допустимые значения расхода газа и поддерживают автоматические регу- 56 ляторы 5 расхода газов.

При падении давления воздуха в пневмолинии 1 до 1,05-1,1 кгс/см работоспособность системы, как показала экспериментальная проверка, прак-)5 тически не нарушается. При дальнейшем снижении давления питания усилие, развиваемое им на.мембранном блоке 12 реле давления 11, становится меньше

I. усилия, развиваемого сжатой пружиной ,15 этого реле. Поэтому мембранный блок 12 реле давления 11 перемещает-ся вверх, открывая сопла 14 и закрывая сопла 13. Воздух из выходной линии реле давления 11, а также из ка- у,меры управления Б пневмоклапана 7 через сопла 14 и камеру А пневмареле, сбрасывается в атмосферу.

Под действием силы сжатия пружины

18, расположенной в камере B пневмоклапана 7, а его мембранный блок 16 перемещается вниз и закрывает сопла

17. Этим предотвращается выход воздуха из исполнительного механизма б при дальнейшем понижении и полном исчезновении давления питания.

"Запомненное" в исполнительном механизме б давление, как показала экспериментальная проверка, может оставаться практически неизменным в течение длительного времени (б20 ч).

Таким образом, при понижении питания ниже допустимого значения или при полном исчезновении регулирующий орган исполнительного механизма б остается в том же положении, в котором он был до момента понижения давления питания киже допустимого значения. Благодаря жтому предотвращается нарушение технологического режима добычи и подготовки газа. При восстановлении нормального давления питания (1,4 0,14 кгс/cM) мембранный блок 12 реле давления 11 перемещается вниз, открывая сопла

13 и закрывая сопла 14.

Давление питания через сопла 13 поступает на выход реле давления 11 и в камеру управления Б пневмаклапана 7, мембранный блок 16 которого перемещается вверх и оТкрывает сопла 17.

При этом вход исполнительного ме-... ханизма 6 соединяется с выходом pery лятора 5 расхода газа, система продолжает функционировать в нормальном режиме.Технико-экономические преимущества предлагаемой системы по сравнению с известной состоят в том, что обеспечивается нормальное протекание технологического процесса добычи и подготовки газа при аварийном кратковременном (до 6-20 ч) исчезновении давления питания. Это достигается благодаря тому, что регулирующие органы исполнительных механизмов, установленных на шлейфах газОвых скважин при исчезновении давления питания не закрываются (как в известной системе) а остаются в первоначальном положении. В результате этого уменьшается время простоя скважин, что позволяет увеличить добычу газа и стабилизировать процесс его подготовки.

Формула изобретения

Автоматическая система регулирования производительности газовых скважин, включающая линию вневмопитания, 746086.

Составитель Н. Чижикова

Техред О. Леге за Корректор . " Григорук

Редактор С. Титова

Заказ 4703/50 Тираж 626 Подпйсное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 установленные на шлейфе каждой скважины датчик и регулятор . расхода газа, связанный с.исполнительным механизмом и с выходом соответствующего блока ограничения сигнала, регулятор давления газа, подключенный к газосборному коллектору, о т л и ч а ю— щ а я с я тем,что,с целью предотвращения нарушения технологического режима газового промысла при исчезнове нии пневмопитания,она снабжена п(по числу газовых скважин)пневмокл панами и и реле давления, входы которых соединены с линией пневмопитания,а выходы реле давления подключены ко входам соответствующих пневмоклапанов,при этом выходы регуляторов расхода соединены с исполнительными механизмами через пневмоклапаны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автоматика и вычислительная техника на газовых промыслах за рубежом. Сер. "Газовое дело". М., ВНИИОЭНГ, 1966.

2. Тараненко H.Ô. Автоматическое управление установками низко-температурной сепарации газа. М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 197.3 (прототип),