СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГАЗОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСПОЛОЖЕННОГО В РАЙОНАХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА Российский патент 2018 года по МПК E21B43/00 B01D53/26 

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к обеспечению регулирования производительности (по товарному газу) газодобывающих предприятий (ГДП), расположенных в районах Крайнего Севера.

Известен способ регулирования производительности ГДП, включающий разработку плана распределения заданного директивно объема добычи товарного газа (далее - газа) между установками комплексной подготовки газа (УКПГ) [см., например, стр. 160, Маргулов Р.Д., Тагиев В.Г., Гергедава Ш.К. Организация управления газодобывающим предприятием. - М., Недра, 1981. - 239 с.]. Способ заключается в том, что регулирование производительности ГДП сводится к определению нового, отличного от ранее выработанного плана распределения заданной добычи газа в условиях директивного изменения производительности ГДП или отдельной (отдельных) УКПГ.

Недостатком указанного способа является то, что все УКПГ, которые задействованы для обеспечения производительности ГДП, должны быть сеноманского типа, причем производительность отдельных газовых промыслов ГДП корректируется в условиях директивного изменения плана по решению руководства предприятия диспетчером.

На ГДП, расположенных в районах Крайнего Севера, например, в ООО «Газпром добыча Ямбург», ООО «Газпром добыча Уренгой», УКПГ, которые обеспечивают производительность ГДП по газу, являются разнотипными - сеноманского и валанжинского типа. Продуктом сеноманских УКПГ является природный газ метан (на сеноманских месторождениях, которые эксплуатируют ООО «Газпром добыча Ямбург», ООО «Газпром добыча Уренгой» и другие ГДП, расположенные в районах Крайнего Севера, в добываемом сеноманском газе содержится около 98% метана), а основным продуктом валанжинских месторождений, добывающих газоконденсатную смесь, является газовый конденсат.

В сеноманских УКПГ Крайнего Севера подготовка газа к дальнему транспорту осуществляется абсорбционной осушкой в соответствии с требованиями и нормами для природного газа холодной климатической зоны по ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, подаваемые в магистральные газопроводы». В валанжинских УКПГ подготовка газа и конденсата к дальнему транспорту осуществляется методом низкотемпературной сепарации (НТС) или абсорбции (НТА), при этом получают следующие продукты:

- осушенный газ с требованиями и нормами для природного газа холодной климатической зоны по ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам»;

- конденсат газовый нестабильный (товарный) по СТО Газпром 5.11-2008 «Конденсат газовый нестабильный».

Каждое ГДП имеет план по производительности и, следуя этому плану, предприятие должно обеспечить выполнение поставленного плана по добыче газа и нестабильного конденсата в течение всего периода его работы. Однако для валанжинской УКПГ одновременно поддержать производительность установки по газу и нестабильному конденсату невозможно, т.е. производительность валанжинского УКПГ можно поддержать либо по газу, либо по нестабильному конденсату. Так как нестабильный конденсат по сравнению с газом является наиболее ценным продуктом, то производительность валанжинской установки поддерживается по нестабильному конденсату. В этом случае, чтобы поддержать производительность по газу в рамках всего ГДП, диспетчер, учитывая объем добытого газа на выходе валанжинских УКПГ, должен оперативно корректировать добычу газа по сеноманским УКПГ, что в ручном режиме управления реализовать без ошибок практически невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ оптимального управления производительностью ГДП, включающий разработку плана распределения заданного директивно объема добычи газа ГДП между УКПГ [см., например, стр. 154. Кулиев A.M., Тагиев В.Г. Оптимизация процессов газопромысловой технологии. - М.: Недра, 1984, 200 с.].

В указанном способе управление производительностью объектов газопромысловой технологии предполагает оптимальное распределение производительности ГДП по УКПГ. При этом задача оптимального распределения заданной производительности ГДП по УКПГ решается как в нормальной производственной ситуации, т.е. при соответствии заданной и текущей производительности ГДП, так и в экстремальной ситуации, в случае возникновения рассогласования между заданной и текущей производительностью. В нормальной производственной ситуации для проверки соответствия заданной и текущей производительностей ГДП потребность в решении указанной задачи не превышает одного раза за смену. Решение задач в экстремальной ситуации производится при поступлении данных об изменении задания по производительности ГДП или изменении текущей производительности ГДП вследствие изменения текущей производительности одной или нескольких УКПГ (в случае возникновения непредвиденных ситуаций, в том числе аварий) на газопромысловых объектах. В нормальной производственной ситуации или при поступлении из системы автоматизации УКПГ информации об экстремальной ситуации на газопромысловом объекте (объектах) на верхний уровень управления, на нем начинается сравнение текущей производительности ГДП с заданной. Если текущая производительность соответствует заданной, то нагрузки на УКПГ сохраняются на прежнем уровне. В случае несоответствия текущей и заданной производительностей определяется величина и знак рассогласования между ними и система автоматизации на верхнем уровне управления формирует рекомендации для производственно-диспетчерской службы по восстановлению производительности ГДП.

Существенным недостатком указанного способа является то, что УКПГ, которые задействованы на обеспечение производительности ГДП по газу, как и в предыдущем случае, должны быть сеноманского типа. При этом производительность ГДП корректируется диспетчером либо в условиях директивного изменения плана по поручению руководства предприятия, либо вследствие изменения текущей производительности одной или нескольких УКПГ (при нарушении технологического процесса в них, в том числе при возникновении аварий). Причем, оптимальные управляющие воздействия для управления производительностью ГДП по газу формируются не в автоматическом режиме в реальном масштабе времени, а производственно-диспетчерской службой, на основе рекомендаций системы автоматизации [см., стр. 41, Кулиев A.M., Тагиев В.Г. Оптимизация процессов газопромысловой технологии. - М.: Недра, 1984, 200 с.], что значительно снижает скорость, точность, эффективность и качество принятия решений по управлению газопромысловыми объектами.

Целью заявляемого технического решения является непрерывный контроль динамики производительности ГДП в реальном масштабе времени при одновременном использовании валанжинских и сеноманских УКПГ для подготовки газа и оперативного управления производительностью ГДП с учетом возможностей всех промыслов в автоматическом режиме.

Поставленная задача решается и технический результат достигается за счет того, что информационно-управляющая система (ИУС) каждой УКПГ предприятия с заданным шагом дискретизации измеряет:

- текущую производительность Q_i.тек. и давление p_i.тек. газа на выходе сеноманских УКПГ, где i=1, 2, …, k - номер сеноманского УКПГ;

- текущую производительность Q_j.тек., и давление p_j.тек. газа на выходе валанжинских УКПГ, где j=1, 2, …, l - номер валанжинского УКПГ.

Эти измеренные значения параметров каждая ИУС УКПГ передает на верхний уровень управления - в ИУС ГДП, которая контролирует соответствие текущей производительности добычи газового конденсата валанжинскими промыслами ГДП плановому заданию и фактическую производительность по добываемому ими при этом газу, определяемую из соотношения

Одновременно ИУС ГДП определяет суммарную производительность сеноманских УКПГ по соотношению

После этого ИУС сравнивает текущую суммарную производительность ГДП Q_тек., определяемую из соотношения

с директивно заданной производительностью Q_зад., и проверяет соблюдение условия Q_зад.=Q_тек. И если это условие выполняется, то производительность всех УКПГ ГДП сохраняется до следующего цикла измерений. Но если это условие не выполняется, то ИУС ГДП определяет величину и знак рассогласования между этими величинами из соотношения

ΔQ=Q_зад.-Q_тек.

И в случае выявления изменения текущей производительности по сравнению с заданной, производится анализ на выполнение задания по производительности за счет имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ. Резерв производительности сеноманской УКПГ R_i определяется как разность между минимально возможной производительностью Q_{i min} и максимально возможной производительностью Q_{i max} для каждого промысла. И если выявляется возможность компенсировать поправку ΔQ за счет имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ, ИУС ГДП подает нижестоящим ИУС сеноманских УКПГ команду на компенсацию поправки согласно их технологическим возможностям. Эти резервы заведомо известны. Но если выявленную разность ΔQ будет невозможно компенсировать, то та часть поправки, которую можно компенсировать за счет имеющегося резерва производительности R_i сеноманских УКПГ, компенсируется, а о недостающей части поправки ИУС ГДП выдает сообщение оператору для принятия решения на более высоком уровне управления.

При этом ИУС ГДП в процессе добычи газа постоянно контролирует соблюдение условий:

p_{к.min. доп.}<p_i.тек.<p_{к.max.доп}; p_{к.min.доп.}<p_j.тек.<p_{к.max.доп.},

где р_{к.min.доп}, p_{к.max.доп} - минимальное и максимальное допустимые давления газа, соответственно, в межпромысловом коллекторе, к которому подключены УКПГ.

Способ реализуют следующим образом: используя ИУС УКПГ с заданным шагом дискретизации, измеряют текущую производительность Q_i.тек. и давление p_i.тек. газа на выходе сеноманских УКПГ, где i=1, 2, …, k - номер сеноманского УКПГ, и измеряют текущую производительность Q_j.тек. и давление p_j.тек., газа на выходе валанжинских УКПГ, где j=1, 2, …, l - номер валанжинского УКПГ, и передают измеренные значения на верхний уровень управления - в ИУС ГДП. При этом для каждой сеноманской УКПГ также известны:

^_ Q_{i min} и Q_{i max} - соответственно, минимальная и максимальная допустимая производительность сеноманской УКПГ по газу;

- R_i - резерв производительности сеноманской УКПГ по газу, определяемый как разность между Q_{i min} и Q_{i max}.

Реализация данного способа для обеспечения заданной производительности Q_зад., ГДП по газу требует соблюдения условия:

где Q_тек. - текущая суммарная производительность сеноманских и валанжинских УКПГ ГДП.

В выражении (1) производительность - поддерживается ИУС сеноманских УКПГ, а находится в «свободном плавании», т.к. ИУС валанжинских УКПГ поддерживает заданную производительность по добыче газового конденсата.

Причем, в процессе работы ГДП всегда должны соблюдаться условия:

p _{к. min .доп.}<p_i.тек.<p_{к.max.доп}>p_{к.min.доп.}<p_j.тек.<p_{к.max.доп.}

Суммарная производительность валанжинских УКПГ - находится в «свободном плавании», т.к. их ИУС поддерживает заданную производительность по добыче газового конденсата. Поэтому, чтобы обеспечить заданную производительность ГДП по газу, сеноманские УКПГ должны постоянно компенсировать результаты этого «плавания». Чтобы реализовать это - ИУС ГДП после каждого измерения сравнивает текущую производительность ГДП по газу Q_тек. с заданной величиной производительности Q_ззд. Если текущая производительность по газу соответствует заданной, то производительность сеноманских УКПГ сохраняется на прежнем уровне. В случае несоответствия текущей и заданной производительностей определяется величина и знак рассогласования между ними:

В случае изменения текущей производительности по сравнению с заданной анализируется выполнимость задания по производительности за счет имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ - R_{i. сенокан}. С учетом имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ, если возможно компенсировать поправку - ΔQ, ИУС ГДП подает нижестоящим ИУС УКПГ команду на компенсацию поправки согласно их технологическим возможностям, которые заведомо известны. Если нет, то та часть поправки, которую можно компенсировать за счет имеющегося резерва производительности R_{i. сеноман} УКПГ компенсируется, а о недостающей части поправки сообщается оператору для принятия решения на более высоком уровне управления.

В случае изменения текущей производительности по сравнению с заданной ИУС ГДП подает нижестоящим ИУС УКПГ команду о компенсации поправки согласно их технологическим возможностям, которые заведомо известны.

Заявляемое изобретение отработано и реализовано на газовых промыслах ООО «Газпром добыча Ямбург».

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет:

- оперативно выявить и устранить разницу в плановых и текущих показателях производительности ГДП, т.е. подерживать заданную производительность предприятия, что является важным фактором, по которому оценивается его деятельность;

- значительно повысить скорость, точность, эффективность и качество принятия решений по газопромысловым объектам, так как оперативную корректировку производительности ГДП по газу осуществляет уже не диспетчер, а информационно-управляющая система предприятия.

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к обеспечению регулирования производительности газодобывающих предприятий - ГДП, расположенных в районах Крайнего Севера. Технический результат – обеспечение непрерывного контроля динамики производительности предприятия в реальном масштабе времени и оперативного управления производительностью этого предприятия с учетом возможностей всех промыслов в автоматическом режиме. По способу с помощью информационно-управляющей системы - ИУС каждой установки комплексной подготовки газа - УКПГ предприятия с заданным шагом дискретизации измеряют текущую производительность и давление товарного газа на выходе сеноманских и валанжинских УКПГ. Эти измеренные значения параметров каждой ИУС УКПГ передают на верхний уровень управления - в ИУС ГДП, с помощью которой контролируют соответствие текущей производительности добычи газового конденсата валанжинскими промыслами ГДП плановому заданию и фактическую производительность по добываемому ими при этом товарного газа. Одновременно с помощью ИУС ГДП определяют суммарную производительность сеноманских УКПГ. После этого с помощью ИУС сравнивают текущую суммарную производительность ГДП с директивно заданной производительностью на условие их соответствия. Если это условие выполняется, то производительность всех УКПГ ГДП сохраняют до следующего цикла измерений. Если это условие не выполняется, то с помощью ИУС ГДП определяет величину и знак рассогласования между этими величинами из соотношения. В случае выявления изменения текущей производительности по сравнению с заданной производят анализ на выполнение задания по производительности за счет имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ. Резерв производительности сеноманской УКПГ определяют как разность между минимально возможной производительностью и максимально возможной производительностью для каждого промысла. Если выявляют возможность компенсировать поправку за счет резерва производительности сеноманских УКПГ с помощью ИУС ГДП подают нижестоящим ИУС сеноманских УКПГ команду на компенсацию поправки согласно их технологическим возможностям. Эти резервы заведомо известны. Но если выявленную разность будет невозможно компенсировать, то ту часть поправки, которую можно компенсировать за счет имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ, компенсируют, а о недостающей части поправки с помощью ИУС ГДП выдают сообщение оператору для принятия решения на более высоком уровне управления. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ регулирования производительности газодобывающего предприятия, расположенного в районах Крайнего Севера, включающий разработку плана распределения заданного директивно объема добычи товарного газа газодобывающим предприятием - ГДП между установками комплексной подготовки газа - УКПГ с выдачей рекомендаций для производственно-диспетчерской службы по восстановлению производительности ГДП в случае рассогласования фактической производительности с заданной директивно, отличающийся тем, что с помощью информационно-управляющей системы - ИУС каждой установки комплексной подготовки газа УКПГ предприятия с заданным шагом дискретизации измеряют текущую производительность Q_i.тек. и давление p_i.тек. товарного газа на выходе сеноманских УКПГ, где i=1, 2, …, k - номер сеноманского УКПГ, и измеряют текущую производительность Q_j.тек. и давление p_j.тек. товарного газа на выходе валанжинских УКПГ, где j=1, 2, …, - номер валанжинского УКПГ, и передают измеренные значения на верхний уровень управления - в ИУС ГДП, с помощью которой контролируют соответствие текущей производительности добычи газового конденсата валанжинскими промыслами ГДП по плановому заданию и фактическую производительность по добываемому ими при этом товарного газа, определяемую из соотношения , одновременно с помощью ИУС ГДП определяют производительность сеноманских УКПГ по соотношению , после чего сравнивают текущую суммарную производительность ГДП Q_тек., определяемую из соотношения , с директивно заданной производительностью Q_зад., и проверяют соблюдение условия Q_зад.=Q_тек. и, если это условие выполняется, производительность всех УКПГ ГДП сохраняют, но если это условие не выполняется, то с помощью ИУС ГДП определяют величину и знак рассогласования между ними из соотношения ΔQ=Q_зад.-Q_тек. и, в случае изменения текущей производительности по сравнению с заданной, производят анализ на выполнение задания по производительности за счет имеющегося резерва производительности сеноманских УКПГ, равного R_i, определяемого как разность между минимально возможной производительностью Q_{i min} и максимально возможной производительностью Q_{i max} для каждой сеноманской УКПГ и, если возможно компенсировать поправку ΔQ, с помощью ИУС ГДП подают нижестоящим ИУС сеноманских УКПГ команду на компенсацию поправки согласно их технологическим возможностям, которые заведомо известны, а если разность ΔQ невозможно компенсировать, то та часть поправки, которую можно компенсировать за счет имеющегося резерва производительности R_i сеноманских УКПГ компенсируют, а о недостающей части поправки сообщают оператору для принятия решения на более высоком уровне управления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с помощью ИУС ГДП в процессе ее работы постоянно контролируют соблюдение условий:

p_{к.min.доп.}<p_i.тек.<p_{к.max.доп};

p_{к.min.доп.}<p_j.тек.<p_{к.max.доп.},

где p_{к.min.доп.}, p_{к.max.доп} - минимальное и максимальное допустимые давления газа, соответственно, в межпромысловом коллекторе, к которому подключены УКПГ.