×
18.12.2019
219.017.ee50

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИНГИБИТОРА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к горному делу и может быть применено для предупреждения гидратообразования и разрушения гидратов на установках низкотемпературной сепарации (НТС) газа. Ингибитор подают в точки перед защищаемыми участками, комплекс которых представляет собой установку низкотемпературной сепарации газа НТС. АСУ ТП обеспечивает подачу ингибитора в количестве, достаточном для предупреждения гидратообразования, минимизируя его расход. Для этого АСУ ТП контролирует: расход газожидкостной смеси на входе и выходе сепаратора первой ступени сепарации; температуру и давление газожидкостной смеси на входной линии установки, в сепараторе первой ступени сепарации, промежуточном и низкотемпературном сепараторе; концентрацию ингибитора в водном растворе на выходе разделителей жидкости сепаратора первой ступени сепарации, промежуточного и низкотемпературного сепаратора; концентрацию и расход регенерированного ингибитора, подаваемого на каждый защищаемый участок установки. Управление расходом регенерированного ингибитора осуществляет клапан-регулятор управляемый ПИД-регулятором, на вход обратной связи PV которого поступает сигнал с датчика расхода регенерированного ингибитора. На вход задания SP этого ПИД-регулятора подается сигнал расчетного значения расхода ингибитора, скорректированного поправкой на фактическую концентрацию регенерированного ингибитора. Эту поправку вычисляет блок коррекции, на первый вход которого подают сигнал рассчитанного АСУ ТП значения массового расхода ингибитора для защищаемого участка, достаточный для требуемого снижения температуры гидратообразования. А на второй вход блока коррекции подают сигнал с выхода CV ПИД-регулятора подержания концентрации ингибитора в его водном растворе на выходе с защищаемого участка. На вход обратной связи PV ПИД-регулятора подержания концентрации ингибитора поступает сигнал с датчика концентрации водного раствора ингибитора, установленного на выходе её с защищаемого участка. А на вход задания SP ПИД-регулятора подержания концентрации ингибитора подается сигнал рассчитанного АСУ ТП значения концентрации водного раствора ингибитора, которая исключает гидратообразование в защищаемом участке. Технический результат заключается в оптимизации расхода ингибитора для предупреждения гидратообразования на установках НТС газа, эксплуатируемых на Крайнем Севере. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области подготовки природного газа и газоконденсатной смеси к дальнему транспорту, в частности, к предупреждению гидратообразования и разрушению гидратов на установках низкотемпературной сепарации (НТС) газа (далее - установка), которые являются одним из основных компонентов валанжских установок комплексной подготовки газа (УКПГ), расположенных в районах Крайнего Севера.

Известен способ распределения и дозирования ингибитора гидратообразования с помощью комплексной автоматизированной системы [см. патент на изобретение RU №2376451], которая содержит:

- насосный агрегат с электроприводом, напорный коллектор, трубопроводы отбора ингибитора из коллектора;

- независимые контуры стабилизации давления, один из которых образуется датчиком давления в напорном коллекторе, выход которого соединен с автоматическим регулятором частотного преобразователя, а выход последнего соединен с электроприводом насосного агрегата, второй контур стабилизации давления образует блок регуляторов давления прямого действия, включенный в группу отборных устройств между напорным коллектором и исполнительными устройствами;

- регулятор давления «после себя», образующий совместно с исполнительными устройствами одну управляемую группу устройств, обеспечивающих подачу ингибитора в защищаемые точки технологического оборудования по заданному алгоритму и программе;

- группу исполнительных устройств, обеспечивающих прямую управляемую программную подачу ингибитора на кусты скважин от общего коллектора;

- находящиеся на каждом трубопроводе подачи ингибитора на куст регулируемые устройства, обеспечивающие распределение потока ингибитора между скважинами куста в соответствии с индивидуальной настройкой для каждой скважины и автоматически поддерживающие заданное соотношение перепадов давлений.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности оперативного определения концентрации ингибитора, подаваемого в защищаемые участки установки и в отработанном растворе ингибитора, который поступает из защищаемых участков, что может привести к существенному перерасходу или недостаточной подаче ингибитора в защищаемые участки установки, а при возникновении залповых выбросов пластовой воды автоматизированная система будет неспособна предотвратить возможное образование гидратов на установке.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического регулирования расхода ингибитора гидратообразования [см. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU №724162], включающий контроль расхода ингибитора датчиком, связанным с первым входом регулятора расхода ингибитора, выход которого подключен к исполнительному механизму, установленному на линии подачи ингибитора в поток газа, вычислительный блок, вход которого связан с датчиками давления и температуры газа, установленными на сепараторе, а также с датчиком концентрации ингибитора, а выход - со вторым входом регулятора расхода ингибитора, а так же контроль расхода жидкости в потоке газа датчиком, выход которого соединен с вычислительным блоком.

Существенным недостатком данного способа является то, что расход ингибитора (его подачу в защищаемый участок - в данном случае в скважину, которую он защищает) никак не связан с расходом поступающего газа в систему, т.е. в сепаратор. А в случае возникновения залповых выбросов пластовой воды в скважинах использование данного способа для предупреждения гидратообразования может привести к существенному перерасходу ингибитора. Кроме этого, применение данного способа для предупреждения гидратообразования на установке не позволяет диагностировать ее работу, что исключает оперативное выявление нештатных ситуаций в работе установки, значительно затрудняя принятие эффективных управляющих решений (изменение режимов работ скважин, установки и УКПГ) на технологических объектах, задействованных в цикле добычи, транспортировки и подготовки газа к дальнему транспорту.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация расхода ингибитора для предупреждения гидратообразования на установках.

Техническими результатами, достигаемыми путем реализации изобретения, являются:

- автоматическое определение количества ингибитора в режиме реального времени для предупреждения гидратообразования на защищаемых участках установки с учетом расхода газа и концентрации ингибитора в регенерированном (исходном) и отработанном водном растворе;

- автоматическое предупреждение гидратообразования на установках путем поддержания концентрации ингибитора в отработанном водном растворе, обеспечивающей заданное снижение температуры гидратообразования на защищаемых участках установки;

- диагностирование работы установки, позволяющее оперативно выявлять нештатные ситуации в ее работе, что значительно упрощает принятие эффективных управляющих решений (изменение режимов работ скважин, установки и УКПГ) на технологических объектах, задействованных в цикле добычи, транспортировки и подготовки газа к дальнему транспорту.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического управления подачей ингибитора для предупреждения гидратообразования на установках низкотемпературной сепарации газа, эксплуатируемых на Крайнем Севере, обеспечивает подачу ингибитора в точки перед защищаемыми участками, комплекс которых представляет собой установку низкотемпературной сепарации газа НТС. Подача ингибитора осуществляется в количестве, достаточном для предупреждения гидратообразования, минимизируя его расход.

Для этого АСУ ТП контролирует:

- расход газожидкостной смеси на входе и выходе сепаратора первой ступени сепарации;

- температуру и давление газожидкостной смеси на входной линии установки, в сепараторе первой ступени сепарации, промежуточном и низкотемпературном сепараторе;

- концентрацию ингибитора в водном растворе на выходе разделителей жидкости сепаратора первой ступени сепарации, промежуточного и низкотемпературного сепаратора;

- концентрацию и расход регенерированного ингибитора, подаваемого на каждый защищаемый участок установки.

Управление расходом регенерированного ингибитора осуществляет клапан-регулятор управляемый ПИД-регулятором, на вход обратной связи PV которого поступает сигнал с датчика расхода регенерированного ингибитора. На вход задания SP этого же ПИД-регулятора подается сигнал расчетного значения расхода ингибитора, скорректированного поправкой на фактическую концентрацию регенерированного ингибитора. Эту поправку вычисляет блок коррекции, на первый вход которого подают сигнал рассчитанного АСУ ТП значения массового расхода ингибитора для защищаемого участка, достаточный для требуемого снижения температуры гидратообразования. А на второй вход блока коррекции подают сигнал с выхода CV ПИД-регулятора подержания концентрации ингибитора в его водном растворе на выходе с защищаемого участка. На вход обратной связи PV ПИД-регулятора подержания концентрации ингибитора поступает сигнал с датчика концентрации фактического водного раствора ингибитора. Этот датчик установлен на выходе водного раствора ингибитора с защищаемого участка для подачи его в цех регенерации. А на вход задания SP ПИД-регулятора подержания концентрации ингибитора подается сигнал рассчитанного АСУ ТП значения концентрации водного раствора ингибитора, которая исключает гидратообразование в защищаемом участке.

ПИД-регулятор подержания концентрации ингибитора, ПИД-регулятор расхода ингибитора и блок коррекции массового расхода ингибитора на каждом защищаемом участке реализованы на базе АСУ ТП установки.

С целью обнаружения залповых выбросов пластовой воды на установке расчетное значение концентрации ингибитора в водном растворе - C2i, обеспечивающей заданное снижение температуры гидратообразования на защищаемом участке, АСУ ТП строит в виде графика временной функции. На этот же график она наносит синхронизированную временную функцию фактически измеренного значения концентрации Сфакт_i ингибитора в водном растворе на этом же участке.

Если оба графика идут параллельно, то есть их динамика одинакова и их разность C2i-Cфакт_i примерно постоянна, то залповых выбросов пластовой воды на установке не происходит.

Но как только динамика изменения C2i и Сфакт_i начинает изменяться во времени, АСУ ТП об этом сразу формирует сообщение обслуживающему персоналу для принятия решения либо по изменению режима работы установки для снижения водопроявления, либо по остановке скважины, из которой вода поступает на установку, для вывода ее в ремонт.

С целью контроля соответствия удельного расхода ингибитора нормативам предупреждения гидратообразования на установке, получаемые расчетные значения удельного расхода ингибитора АСУ ТП строит в виде графика временной функции и сравнивает его с допустимым. И если АСУ ТП выявит, что значение удельного расхода ингибитора вышло за пределы допуска, она формирует сообщение обслуживающему персоналу для принятия решения - либо по изменению режима работы установки для снижения водопроявления, либо по остановке скважины, из которой вода поступает на установку, для проведения ремонта.

На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема установки.

На фиг. 2 представлена структурная схема автоматического управления подачей ингибитора в i-ый защищаемый участок установки.

На фиг. 3 показана динамика изменения расчетной и фактической концентрации ингибитора, обеспечивающая заданное снижение температуры гидратообразования на защищаемом участке установки.

На фиг. 4 продемонстрирована динамика изменения удельного расхода ингибитора при предупреждении гидратообразования на установке.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения:

1 - входная линия установки;

2 - датчик давления, установленный в начале входной линии установки;

3 - датчик температуры, установленный в начале входной линии установки;

4 - входной клапан-регулятор расхода газа;

5 - датчик расхода газа, установленный на входной линии установки;

6 - датчик давления сепаратора первой ступени редуцирования;

7 - датчик температуры сепаратора первой ступени редуцирования;

8 - сепаратор первой ступени редуцирования;

9 - клапан-регулятор расхода ингибитора первого защищаемого участка;

10 - датчик расхода ингибитора первого защищаемого участка;

11 - клапан-регулятор расхода ингибитора второго защищаемого участка;

12 - датчик расхода ингибитора второго защищаемого участка;

13 - напорный коллектор регенерированного (исходного) ингибитора;

14 - разделитель жидкостей сепаратора первой ступени редуцирования;

15 - датчик концентрации водного раствора ингибитора в разделителе жидкостей сепаратора первой ступени редуцирования;

16 - датчик расхода газа второго защищаемого участка;

17 - рекуперативный теплообменник «газ-газ»;

18 - рекуперативный теплообменник «газ-конденсат»;

19 - разделитель жидкостей низкотемпературного сепаратора;

20 - датчик концентрации водного раствора ингибитора в разделителе низкотемпературного сепаратора;

21 - трубопровод подачи ингибитора в каждый защищаемый участок;

22 - датчик расхода ингибитора третьего защищаемого участка;

23 - клапан-регулятор расхода ингибитора третьего защищаемого участка;

24 - насосный агрегат подачи ингибитора;

25 - датчик концентрации регенерированного (исходного) ингибитора;

26 - буферная емкость ингибитора;

27 - датчик давления промежуточного сепаратора;

28 - промежуточный сепаратор;

29 - датчик температуры промежуточного сепаратора;

30 - датчик давления низкотемпературного сепаратора;

31 - низкотемпературный сепаратор;

32 - датчик температуры низкотемпературного сепаратора;

33 - разделитель жидкостей промежуточного сепаратора;

34 - датчик концентрации водного раствора ингибитора в разделителе промежуточного сепаратора;

35 - датчик расхода газа третьего защищаемого участка;

36 - редуцирующий клапан-регулятор расхода газа;

37 - автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) установки.

На фиг. 2 использованы следующие обозначения:

38i - сигнал поступающий с датчика расхода регенерированного ингибитора на вход PV i-го ПИД-регулятора 44i (где i=1, 2, 3);

39i - сигнал рассчитанного значения массового расхода ингибитора для i-го защищаемого участка, подаваемый АСУ ТП на первый вход блока коррекции 43i расхода ингибитора;

40i - сигнал рассчитанного значения концентрации водного раствора ингибитора C2i, подаваемый на вход SP ПИД-регулятора 42i;

41i - сигнал, поступающий с i-го датчика концентрации водного раствора ингибитора С2_факт_i на вход PV ПИД-регулятора 42i;

42i - ПИД-регулятор подержания концентрации ингибитора в i-ом защищаемом участке;

43i - блок коррекции массового расхода ингибитора i-го защищаемого участка;

44i - ПИД-регулятор расхода ингибитора на i-ый защищаемый участок;

45i - управляющий сигнал, подаваемый с выхода CV ПИД-регулятора 44i на соответствующий клапан-регулятор расхода ингибитора i-го защищаемого участка.

На фиг. 3 использованы следующие обозначения:

46i - расчетная концентрация ингибитора - C2i в водном растворе, обеспечивающая заданное снижение температуры гидратообразования в i-ом защищаемом участке;

47i - фактическая (контролируемая в реальном масштабе времени) концентрация - С2_факт_i ингибитора в водном растворе i-ого защищаемого участка;

48i - момент обнаружения и продолжительность залпового выброса пластовой воды на i-ом защищаемом участке установки.

На фиг. 4 использованы следующие обозначения:

49 - норма удельного расхода ингибитора для установки;

50 - суммарный (контролируемый) удельный расход ингибитора по установке.

Способ автоматического управления подачи ингибитора для предупреждения гидратообразования на установках низкотемпературной сепарации газа, эксплуатируемых на Крайнем Севера, реализуют следующим образом.

Принципиальная технологическая схема установки представлена на фиг. 1 и состоит из трех последовательно соединенных защищаемых участков. Добытая газожидкостная смесь из коллектора сырого газа УКПГ поступает на первый защищаемый участок установки через входную линию установки 1 и клапан-регулятор 4, использующийся для регулирования расхода газа, подаваемого на установку, и далее на вход сепаратора газа 8 первой ступени редуцирования. Входная линия 1 установки оснащена датчиками давления 2, температуры 3, расхода газа 5, а сепаратор 8 -датчиками давления 6 и температуры 7.

В сепараторе 8 происходит первичное очищение газожидкостной смеси от механических примесей, отделение нестабильного газового конденсата (НГК) и водного раствора ингибитора (ВРИ), которые по мере накопления в его нижней части отводятся в разделитель жидкостей 14 первой ступени редуцирования. Частично очищенная от капельной влаги и пластовой жидкости газожидкостная смесь с выхода сепаратора 8 первой ступени по трубопроводу, оснащенному датчиком расхода 16, подается на второй защищаемый участок установки, разделяясь на два потока. Первый поток направляется в трубное пространство рекуперативного теплообменника 17 «газ-газ», где происходит его охлаждение встречным потоком газа, поступающим из низкотемпературного сепаратора 31. Второй поток поступает в трубное пространство рекуперативного теплообменника 18 «газ-конденсат», где он так же охлаждается встречным потоком газожидкостной смеси, отводимой из низкотемпературного сепаратора 31 в разделитель жидкостей низкотемпературного сепаратора 19. Далее потоки газожидкостной смеси с выходов теплообменников 17 «газ-газ» и 18 «газ-конденсат» объединяются и подаются на вход промежуточного сепаратора газа 28, который оснащен датчиками давления 27 и температуры 29. В сепараторе 28 происходит дальнейшее очищение газожидкостной смеси от механических примесей и отделение НГК и ВРИ, которые по мере накопления в нижней части сепаратора отводятся в разделитель жидкостей 33 промежуточного сепаратора. Пройдя дальнейшую очистку от капельной влаги и пластовой жидкости, газожидкостная смесь с выхода промежуточного сепаратора 28, по трубопроводу, оснащенному датчиком расхода 35, подается на третий защищаемый участок установки через дроссельный клапан-регулятор 36 на вход низкотемпературного сепаратора 31, который оснащен датчиками давления 30 и температуры 32. В сепараторе 31 происходит финальное отделение газа от НГК и ВРИ, которые по мере накопления в нижней части сепаратора отводятся через рекуперативный теплообменник 18 «газ-конденсат» в разделитель жидкостей 19 низкотемпературного сепаратора. Газ с выхода низкотемпературного сепаратора 31 через рекуперативный теплообменник 17 «газ-газ» подается в магистральный газопровод (МГП) и далее потребителю. Отведенная в разделители жидкости 14, 19, 33 из сепараторов 8, 28, 31 газожидкостная смесь подвергается разделению и дегазации. Потоки выделенного газа (выветренный газ) в разделителях жидкости 14, 19 и 33 из НГК объединяются и транспортируются для утилизации или компримирования и подачи в МГП. Потоки НГК также объединяются и транспортируются для дальнейшего складирования либо транспортировки в магистральный конденсатопровод. Концентрация ВРИ, получаемого на выходе разделителей жидкости 14, 19 и 33, контролируется датчиками концентрации 15, 20 и 34, установленными на соответствующих трубопроводах, отводящих ВРИ на регенерацию из разделителей жидкостей в цех регенерации ингибитора УКПГ.

Для подачи ингибитора в защищаемые участки установки проложены отдельные трубопроводы 21, которые оснащены датчиками расхода ингибитора 10, 12, 22 и клапанами-регуляторами 9, 11, 23 для первого, второго и третьего участка соответственно. Необходимое давление в напорном коллекторе 13 регенерированного ингибитора создается насосным агрегатом 24 подачи ингибитора, соединенным с буферной емкостью 26 регенерированного ингибитора входным патрубком, оснащенным датчиком концентрации 25 регенерированного ингибитора.

Процесс предупреждения гидратообразования на установке реализуют путем непрерывного контроля основных параметров технологического процесса с автоматическим вычислением и поддержанием в реальном масштабе времени подачи необходимого количества ингибитора в защищаемые участки. При этом производится учет концентрации ингибитора в регенерированном и отработанном ВРИ.

В качестве ингибитора для предупреждения гидратообразования в установках на Крайнем Севере, как правило, используют метанол. Поэтому определение количества ингибитора для предупреждения гидратообразования на установках рассматривается на примере метанола.

Для определения количества метанола, которое необходимо подавать в защищаемые участки установки, АСУ ТП 37 производит измерение базовых параметров технологических процессов установки. Используя получаемые данные измерений, АСУ ТП 37 осуществляет расчеты следующих величин для i-го защищаемого участка:

а) Температуру начала гидратообразования - tгидр. валанжинского газа определяет по формуле [см., стр.14, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где Pi - значение давления газа в i-ом защищаемом участке (i=1, 2, 3). Величину давления в первом защищаемом участке измеряет датчик 6, во втором защищаемом участке - датчик 27, а в третьем защищаемом участке - датчик 30, после чего их значения поступают в АСУ ТП.

б) Требуемое значение снижения температуры гидратообразования в i-ом защищаемом участке определяется из выражения [см. стр.14, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где tгаз.i _ температура газа в i-ом защищаемом участке.

Фактическое значение температуры в первом защищаемом участке в АСУ ТП поступает с датчика 7, для второго защищаемого участка - с датчика 29, для третьего защищаемого участка - с датчика 32.

в) Удельный расход ингибитора, который необходимо подавать в поток валанжинского газа для предупреждения гидратообразования, определяется по формуле [см. стр. 3, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где ΔWi - количество содержащейся в газе жидкой воды в i-ом защищаемом участке;

C2i - концентрация ингибитора в водном растворе i-ого защищаемого участка, значение которой измеряют датчики 15, 20 и 34 для первого, второго и третьего участка соответственно;

C1i - концентрация регенерированного ингибитора, закачиваемого в i-ый защищаемый участок (обычно 90…95% мас.). Текущее значение концентрации C1i контролирует датчик 25;

qгi - равновесное содержание метанола в газовой фазе, контактирующей с водным раствором ингибитора в i-ом защищаемом участке;

qкi - количество растворенного в конденсате ингибитора в i-ом защищаемом участке.

ΔWi определяется из выражения [см. стр.6, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где Wi, Wi-1 - влагосодержание газа в защищаемой и предыдущей части установки соответственно, которое определяется из уравнения Р. Бюкачека [см. стр. 88, (2.31) Э.Б. Бухгалтер Метанол и его использование в газовой промышленности Москва «Недра» 1986]:

где р0, pi - давление газа в начале входной линии 1 и в i-ом защищаемом участке, соответственно.

Значение р0 поступает с датчика давления 2, а pi для первого, второго и третьего защищаемого участка поступает с датчиков давления 6, 27 и 30 соответственно.

A0, B0, Ai, Bi - эмпирические коэффициенты для начала входной линии 1 и i-го защищаемого участка соответственно, значения которых для валанжинского газа определяются из выражений [см. стр. 15, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где t0, ti - температура газа в начале входной линии 1 и i-ом защищаемом участке, соответственно.

C2i - концентрация метанола, которая обеспечивающей заданное снижение температуры гидратообразования в i-ом защищаемом участке, определяется из выражения [см. стр.6, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где 32 - молекулярная масса метанола;

1295 - константа Гаммершмидта;

i - номер защищаемого участка (i=1, 2, 3).

qгi - равновесное содержание ингибитора в газовой фазе, контактирующей с водным раствором ингибитора в i-ом защищаемом участке, определяется из выражения [см. стр. 6, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где М0 - растворимость ингибитора в газе в системе «метанол-природный газ», значение которой определяется путем обработки графика, приведенного на рис. 2 на стр. 8, Инструкции по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000.

qкi - количество растворенного в конденсате ингибитора рассчитывается по формуле [см. стр. 7, Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «Газпром», ВРД 39-1.13-010-2000]:

где Gкi - масса конденсата, содержащаяся в 1000 куб. м газа, которую определяют по результатам лабораторных анализов (вводится в базу данных АСУ ТП обслуживающим персоналом при перезапуске системы);

Ki - коэффициент, зависящий от молекулярной массы конденсата в защищаемом участке и вычисляемый из выражения:

где Mкi - молекулярная масса конденсата на i-ом участке, которая определяется в результате проведения лабораторных анализов (вводится в базу данных АСУ ТП обслуживающим персоналом при запуске системы).

г) Массовый расход метанола – Fингиб_расч_i для каждого защищаемого участка определяется из следующего выражения:

Fингиб_расч_i=Gi * Fгаз.i

где Fгаз.i - значение расхода газа для i-ого защищаемого участка, которое поступает с датчиков 5, 16 и 35 соответственно.

Для предупреждения гидратообразования на установке необходимо учитывать и водный фактор, который может сильно влиять на концентрацию водного раствора ингибитора, тем самым увеличивая риск образования гидратов. Для этого значения C2i, обеспечивающие заданное снижение температуры гидратообразования, которые определяют по формуле (4) для каждого защищаемого участка, строят в виде графика временной функции (см. фиг. 3, линия 46i). На этот же график наносят синхронизированную временную функцию фактически измеренного с помощью датчиков 15, 20, 34 значения концентрации ингибитора в водном растворе С2_факт_i: (см. фиг. 3, линия 47i). Если оба графика защищаемого участка идут параллельно, т.е. их динамика одинакова и разность C2i2i_факт_i постоянна, то это означает, что залповых выбросов пластовой воды в скважинах либо нарушений в работе сепараторов 8, 28 и 31 не происходит. Как только динамики изменения C2i и С2_факт_i начинают различаться, т.е. разность C2i-C2_факт_i начинает меняться во времени (на фиг. 3 эта область обозначена как «момент обнаружения и продолжительность залпового выброса пластовой воды», отрезок 48i). Об этом АСУ ТП сразу формирует сообщение оператору для принятия решения.

Для поддержания необходимой концентрации водного раствора ингибитора C2i, обеспечивающей заданное снижение температуры гидратообразования, используют каскадную схему подключения ПИД-регуляторов, реализованных на базе АСУ ТП 37 установки. ПИД-регулятор 42i отслеживает в реальном режиме времени отклонение фактической концентрации С2_факт_i ингибитора от расчетного значения C2i на своем защищаемом участке. Для этого на вход задания SP ПИД-регулятора 42i подается сигнал 40i - рассчитанного значения концентрации водного раствора ингибитора. А на вход обратной связи PV этого ПИД регулятора подается сигнал 41i - фактического значения концентрации ингибитора С2_факт_i, регистрируемого соответствующим датчиком (15, 20 или 34).

В результате на выходе CV ПИД-регулятора 42i формируется значение поправки Δi, необходимой для корректировки рассчитанного АСУ ТП значения массового расхода ингибитора Fингиб_расч_i для i-ого защищаемого участка. Эта поправка подается на второй вход блока коррекции 43i массового расхода ингибитора (блок коррекции также реализованных на базе АСУ ТП УКПГ). На первый вход блока коррекции 43i подается сигнал 39i рассчитанного АСУ ТП значения массового расхода ингибитора для i-го защищаемого участка.

Далее блок 43i производит коррекцию рассчитанного АСУ ТП значения массового расхода ингибитора, используя следующий алгоритм:

если C2_факт_i>C2i, то Fкоррект_расч_i=Fингиб_расч_ii,

если C2_факт_i<C2i, то Fкоррект_расч_i=Fингиб_расч_ii.

Для подачи в защищаемый участок необходимого количества ингибитора используется ПИД-регулятор 44i поддержания расхода ингибитора, который также реализован на базе АСУ ТП 37 установки. На вход задания SP ПИД-регулятора 44i подается скорректированное вычисленное значение расхода ингибитора Fингиб_расч_i с выхода i-го блока коррекции 43i, а на вход PV обратной связи данного ПИД-регулятора 38i подают значения фактического расхода ингибитора с соответствующего датчика расхода ингибитора (10, 12, 22). В итоге на выходе CV ПИД-регулятора 44i формируется соответствующий i-му защищаемому участку управляющий сигнал 45i, который подаются на соответствующий клапан-регулятор расхода ингибитора (9, 12, 23). В результате на защищаемые участки 1, 2 и 3 будет автоматически подаваться необходимое количество ингибитора, достаточное для предотвращения образования гидратов.

Настройку ПИД-регуляторов производят согласно общеизвестным методам, изложенным, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД-регулятор, ресурс http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.

Для контроля общего расхода ингибитора, потребляемого установкой, суммарное значение всех удельных расходов ингибитора по отдельным участкам строят в виде графика временной функции (см. фиг. 4 линия 50). Если удельный расход ингибитора (линия 50 на фиг. 4) ниже допустимой границы (линия 49 на фиг. 4), то установка эксплуатируется согласно нормативному плану предприятия. Но если выяснится, что значение удельного расхода ингибитора вышло за допустимый предел (выше линии 49 на фиг. 4), АСУ ТП об этом сразу формирует сообщение обслуживающему персоналу для принятия управляющего решения и устранения причины вызывающей перерасход ингибитора.

Как при обнаружении залповых выбросов пластовой воды, так и при повышенном удельном расходе ингибитора обслуживающий персонал может принять одно из следующих решений:

- изменить режим работы соответствующей скважины (скважин) для снижения водопроявления на входе установки;

- изменить режимы работы УКПГ для улучшения работы сепараторов, входящих в ее состав.

Если эти меры не приведут к положительному результату, то обслуживающий персонал, в зависимости от ситуации, может принять решение либо по:

- остановке работы соответствующей скважины (соответствующих скважин), на которых произошел выброс пластовой воды, для проведения аварийно-восстановительных работ;

- изменению режима работы УКПГ для улучшения работы установки;

- переходу на резервную установку, если таковая имеется в наличии.

Способ автоматического управления подачей ингибитора для предупреждения гидратообразования на установках низкотемпературной сепарации газа, эксплуатируемых на Крайнем Севере реализован ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном газоконденсатном месторождении - УКПГ 1В и УКПГ 2В. Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях РФ.

Применение данного способа позволяет:

- в автоматическом режиме распределять в необходимых на текущий момент объемах ингибитор между защищаемыми участками и предупреждать процессы гидратообразования в установках;

- существенно повысить оперативность получения информации о состоянии технологического процесса на установке, так как нарушения в работе установки выявляются в реальном масштабе времени, что позволяет быстро реагировать на возникающие ситуации;

- оперативно корректировать технологический режим работы отдельных компонентов, задействованных в цепочке добычи и подготовки газа (скважин, газосборные шлейфы, установки и УКПГ) с учетом выявленных нарушений;

- эффективно организовать режим работы установки, что сказывается на конечной производительности нефтегазоконденсатного месторождения;

- оптимизировать подачу ингибитора для предупреждения гидратообразования в установке, что в конечном итоге приведет к повышению эффективности производства и минимизации расхода ингибитора.


СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИНГИБИТОРА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИНГИБИТОРА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИНГИБИТОРА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИНГИБИТОРА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИНГИБИТОРА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 69 items.
10.02.2013
№216.012.2302

Способ регенерации водометанольного раствора на нефтегазоконденсатном месторождении

Изобретение относится к области добычи природного газа и подготовке газа и газового конденсата к дальнему транспорту. Способ регенерации водометанольного раствора (BMP) на нефтегазоконденсатном месторождении включает дегазацию BMP, отделение из BMP свободного конденсата, нагрев BMP в блоке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474464
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23df

Способ оперативного контроля выноса воды и песка с добываемым продуктом из скважины в асу тп газопромысловых объектов нефтегазоконденсатных месторождений крайнего севера

Изобретение относится к оперативному контролю выноса воды и песка из скважины в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) нефтегазоконденсатных месторождений Крайнего Севера. Способ включает измерение давления газа на устье скважины средствами АСУ ТП и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474685
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23e0

Способ определения дебита газовой скважины, обеспечивающего вынос конденсационной жидкости с забоя

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при определении параметров работы газовой скважины, обеспечивающих вынос жидкости с забоя. Техническим результатом является определение дебита скважины, обеспечивающего вынос конденсационной жидкости с забоя скважины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474686
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2423

Способ определения коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами установок комплексной подготовки газа газоконденсатных месторождений крайнего севера

Способ предназначен для своевременного устранения потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций. Способ осуществляют следующим образом. Измеряют средствами телеметрии температуру газа в начале шлейфа - t и объемный расход газа куста в нормальных условиях - Q, а температуру окружающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474753
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.04.2013
№216.012.3a5e

Состав для водоизоляционных работ в газовых скважинах

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к составам для водоизоляции подошвенных вод в газовых скважинах при разработке газовых и газо-конденсатных залежей с использованием химических реагентов. Состав содержит гидрофобизатор Нефтенол АБР, пленкообразующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480503
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3aa5

Конструкция пологой или горизонтальной скважины с возможностью регулирования водопритока и селективной водоизоляции

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к конструкции пологих и горизонтальных скважин. Включает техническую колонну, эксплуатационную колонну и лифтовую колонну. Эксплуатационная колонна зацементирована выше кровли продуктивного пласта. Эксплуатационная колонна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480574
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3aac

Способ изоляции притока пластовых вод в пологих и горизонтальных скважинах

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к строительству, эксплуатации и ремонту пологих и горизонтальных скважин, оборудованных хвостовиком-фильтром, с изоляцией притока пластовых вод. Обеспечивает повышение точности закачки водоизолирующей композиции в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480581
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.48e3

Способ эксплуатации обводненных газовых скважин и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к газовой промышленности и может быть использована для обеспечения процесса эксплуатации обводненных газовых скважин. Обеспечивает повышение эффективности изобретений. Сущность изобретений: способ включает перфорацию эксплуатационной колонны ниже уровня текущего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484239
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.08.2013
№216.012.639c

Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы

Изобретение относится к области экологии и почвоведения. Способ включает внесение торфа в почвы и контроль за восстановлением их плодородия. На первом этапе определяют гранулометрический состав нарушенной почвы, например, пирофосфатным методом и назначают дозы торфа в зависимости от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491137
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.11.2013
№216.012.7c9d

Способ распределения нагрузки между технологическими линиями цеха осушки газа газодобывающего комплекса

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к ведению процесса осушки газа с использованием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) установок комплексной подготовки газа (УКПГ) газоконденсатных месторождений Крайнего Севера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497574
Дата охранного документа: 10.11.2013
Showing 1-10 of 83 items.
10.02.2013
№216.012.2302

Способ регенерации водометанольного раствора на нефтегазоконденсатном месторождении

Изобретение относится к области добычи природного газа и подготовке газа и газового конденсата к дальнему транспорту. Способ регенерации водометанольного раствора (BMP) на нефтегазоконденсатном месторождении включает дегазацию BMP, отделение из BMP свободного конденсата, нагрев BMP в блоке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474464
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23df

Способ оперативного контроля выноса воды и песка с добываемым продуктом из скважины в асу тп газопромысловых объектов нефтегазоконденсатных месторождений крайнего севера

Изобретение относится к оперативному контролю выноса воды и песка из скважины в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) нефтегазоконденсатных месторождений Крайнего Севера. Способ включает измерение давления газа на устье скважины средствами АСУ ТП и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474685
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2423

Способ определения коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами установок комплексной подготовки газа газоконденсатных месторождений крайнего севера

Способ предназначен для своевременного устранения потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций. Способ осуществляют следующим образом. Измеряют средствами телеметрии температуру газа в начале шлейфа - t и объемный расход газа куста в нормальных условиях - Q, а температуру окружающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474753
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.08.2013
№216.012.639c

Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы

Изобретение относится к области экологии и почвоведения. Способ включает внесение торфа в почвы и контроль за восстановлением их плодородия. На первом этапе определяют гранулометрический состав нарушенной почвы, например, пирофосфатным методом и назначают дозы торфа в зависимости от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491137
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.11.2013
№216.012.7c9d

Способ распределения нагрузки между технологическими линиями цеха осушки газа газодобывающего комплекса

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к ведению процесса осушки газа с использованием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) установок комплексной подготовки газа (УКПГ) газоконденсатных месторождений Крайнего Севера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497574
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.05.2014
№216.012.c155

Способ утилизации газов выветривания

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Изобретение касается способа утилизации газов выветривания, включающего сепарацию и компримирование, сначала газы выветривания сепарируют, после чего жидкую фазу направляют на стабилизацию или хранение, а газовую фазу - на компримирование до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515242
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.11.2014
№216.013.0aa6

Способ защиты насосно-компрессорной трубы от кавитационной эрозии

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности при добыче нефти с больших глубин, более 500 м, и при содержании в нефти газов. Техническим результатом изобретения является исключения или уменьшения эффекта кавитационной эрозии насосно-компрессорных труб. Сущность изобретения:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534134
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.08.2015
№216.013.6f2a

Способ управления процессом предупреждения гидратообразования в газосборных шлейфах газовых и газоконденсатных месторождений крайнего севера

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к предупреждению гидратообразования и разрушению гидратов в системах сбора газа - газосборных шлейфах газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера. Технический результат - повышение качества эксплуатации газового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560028
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.794f

Способ подготовки газодобывающей скважины для удаления жидкости

Изобретение относится к области добычи газа и, в частности, к ремонту газодобывающих скважин, из которых необходимо удалять скапливающуюся на забое жидкость - воду, газоконденсат. Техническим результатом изобретения является обеспечение безопасной эксплуатации скважин. По способу на устье...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562644
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.11.2015
№216.013.9101

Способ определения коэффициента гидравлического сопротивления газосборного шлейфа в асу тп установок комплексной подготовки газа газоконденсатных месторождений крайнего севера

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к определению коэффициента фактического гидравлического сопротивления газосборного шлейфа. Автоматизированная система управления технологическими процессами газового промысла в реальном масштабе времени контролирует значение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568737
Дата охранного документа: 20.11.2015
+ добавить свой РИД