ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ОБЪЕКТОВ ГАЗОВОГО ПРОМЫСЛА Российский патент 2023 года по МПК G05B19/418 G06F15/163 

Изобретение относится к информационно-измерительным управляющим системам автоматического управления температурными параметрами газового комплекса и может быть использовано в газодобывающей, нефтедобывающей и других областях промышленности для снижения потерь товарного газа на подогрев пластового флюида, поставляемого перерабатывающему предприятию.

Известно изобретение (патент РФ №2619399 «Система управления работоспособностью автоматизированных технологических объектов газотранспортных систем», G05B 19/00, G05F 19/00 опубликовано 15.05.2017). Изобретение относится к системам управления работоспособностью автоматизированных технологических объектов газотранспортных систем и может быть использовано на объектах газотранспортных предприятий. Система содержит устройство обработки данных, устройство хранения данных и устройство ввода-вывода данных.

Устройство обработки данных выполнено с возможностью получения и обработки данных реального времени и/или исторических данных о технологическом объекте с целью выявления нештатных событий и включает в себя модуль обработки исторических данных, модуль обработки данных реального времени и модуль прогнозирования отказов оборудования технологического объекта. Устройство ввода-вывода данных выполнено с возможностью передачи данных о выявленных нештатных событиях оператору технологического объекта. Устройство хранения данных выполнено с возможностью приема от оператора технологического объекта данных о выявленных оператором технологического объекта нештатных событий и о его действиях, направленных на предотвращения указанных нештатных событий, и их хранения. Технический результат - повышение надежности и безопасности эксплуатации технологических объектов газотранспортных предприятий.

Недостатком системы является отсутствие автоматического регулирования технологических параметров для добывающего предприятия в зависимости от состояния параметров кустовых скважин.

Известно изобретение (патент РФ №2755406 «Автоматизированная система контроля разрешенного рабочего давления в магистральном газопроводе», F17D 5/00, опубликовано 15.09.2021). Изобретение относится к области автоматизированных систем управления технологическими процессами транспорта газа и используется для диагностики и контроля разрешенного рабочего давления, установленного по результатам внутритрубной диагностики, на линейных участках между крановыми площадками магистрального газопровода.

Недостатком системы является отсутствие автоматического регулирования технологических параметров для добывающего предприятия в зависимости от состояния параметров кустовых скважин.

Известна полезная модель (патент РФ №58746 «Информационно-управляющая система стабилизации давления газожидкостной смеси», G06F 10/00, G06F 15/163, опубликовано 27.11.2006), которая включает промысловые объекты (скважины, магистральные трубопроводы), поток данных с датчиков промысловых объектов (сигналы и измеренные значения), блок конфигурационных параметров, технологическую базу данных штатной SCADA-системы, диспетчерский пункт наблюдения за технологическим процессом, блок регистрации производимых изменений, блок информационно-управляющей системы считывания данных, блок анализа изменения промысловой ситуации и принятия решений, блок расчета изменений производительности, блок распределений рассчитанных воздействий, блок выдачи управляющих воздействий, блок регистрации технологического процесса и истории событий.

Информационно-управляющая система предназначена для выработки управляющих воздействий для поддержания стабильного давления газожидкостной смеси на входе перерабатывающего предприятия, обеспечивает оптимальную нагрузку при соблюдении технологических регламентов и не позволяет осуществлять автоматическое управление температурными параметрами объектов газового промысла.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является полезная модель (патент РФ №97544 «Информационно-измерительная управляющая система автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла», G05B 19/418, опубликовано 10.09.2010), содержащая промысловые объекты, базу данных технологической SCADA-системы, диспетчерский пункт контроля и управления техпроцессом, блок считывания параметрических данных информационно-измерительной управляющей системы (далее - ИИУС), поток данных с датчиков промысловых объектов, информационный поток из базы данных для функционирования ИИУС, основной поток данных для работы ИИУС, поток значимых команд для ИИУС, информационный поток в базе данных, откорректированный в результате работы ИИУС (уставки по температуре скважин средствами SCADA-системы, а также, файлы конфигурационных и настроечных параметров, файлы накопления результатов работы ИИУС, блок анализа состояния промысловых объектов перед циклическим прогоном ИИУС, блок анализа и вычисления необходимых приращений температуры для поддержания заданного температурного профиля, блок распределения вычисленных температурных уставок по подогревателям площадок скважин с учетом изменения температурных профилей, блок выдачи температурных уставок (вновь вычисленных) на контроллеры скважин, дающих газ, блок выравнивания температурного профиля на манифольде для соответствующего магистрального трубопровода, блок регистрации выполненных изменений с отображением на видеограммах диспетчера промысла и ведением журнала действий и событий.

Известная полезная модель направлена на обеспечение выработки управляющих воздействий для поддержания необходимой температуры пластового флюида на входе газоперерабатывающего завода (далее - ГПЗ) и оптимальной температуры для исключения гидратообразования при соблюдении технологических регламентов.

Однако, в известной полезной модели не учитывается расход пластового флюида сателлитных скважин для расчета привнесенного тепла от подогревателя основной скважины, зависящего от суммарного расхода основной и сателлитной скважины, в общий поток магистрального трубопровода (далее - МТ), что приводит к выбору подогревателя, выключение которого экономило меньшее количество товарного газа, затрачиваемого на подогрев пластового флюида, также не учитываются подогреватели, удаленно обслуживающие сателлитные скважины (если прекращена добыча на основных скважинах, на площадках которых располагаются подогреватели), кроме того не учитывается мощность и техническое состояние подогревателей на площадках скважин (теплотворная способность, зависящая от срока эксплуатации, даты проведенного ремонта и/или очередного технического обслуживания), а также не учитываются суточные и сезонные колебания температуры окружающей среды, что приводит к значительным излишним затратам товарного газа на подогрев поставляемого на переработку пластового флюида.

Целью заявляемого изобретения является снижение потерь товарного газа на подогрев пластового флюида, поставляемого на ГПЗ.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение заключается в автоматическом учете как теплотворных способностей каждого подогревателя на площадках скважин, так и отслеживании в автоматическом режиме актуальных температурных характеристик всех участков газотранспортной сети от промысла до входа на ГПЗ, а также учете суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды.

Для достижения указанного технического результата в информационно-измерительную управляющую систему автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла, содержащую блок промысловых объектов, выход и вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу базы данных SCADA-системы промысла, второй выход которой подключен к первому входу блока считывания и агрегирования параметров, блок регистрации выполненных измерений, блок памяти конфигурационных и настроечных параметров, второй блок памяти историй событий, автоматизированное рабочее место (далее - АРМ) диспетчера, первый выход которого подключен ко второму входу блока считывания и агрегирования параметров, второй вход АРМ диспетчера подключен ко второму выходу блока регистрации выполненных измерений, первый выход которого подключен к входу второго блока памяти историй событий, дополнительно введены, третий блок памяти выполненных операций, а также блок определения магистральных трубопроводов промысла, доступных для регулирования температуры пластового флюида, блок определения набора скважин, подключенных к каждому магистральному трубопроводу, доступных для управления подогревателем, блок считывания набора диспетчерских температурных уставок для каждого магистрального трубопровода, блок автоматической принудительной повышающей корректировки температуры по магистральному трубопроводу на входе газоперерабатывающего завода при диагностировании возможного гидратообразования, блок динамической повышающей корректировки диапазона температурной уставки по магистральному трубопроводу в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды, блок определения на магистральных трубопроводах нарушений граничных условий подачи пластового флюида по температуре и определения предпосылок гидратообразования, блок расчета динамических ограничительных уставок температуры, зависящих от уставки температуры на трубопроводе и удаленности скважины, блок учета сателлитных скважин, работающих через подогреватель установленный на основной скважине, блок учета суммарного расхода пластового флюида основной и сателлитной скважин с определением их работы в парном или одиночном режимах, блок определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования, каждый из которых связан с третьим блоком памяти выполненных операций, а также матрица очередности выбора скважин, блок динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин и блок выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах, при этом первый и второй выходы блока памяти конфигурационных и настроечных параметров подключены соответственно к третьему входу блока считывания и агрегирования параметров и первому входу АРМ диспетчера, второй выход которого подключен к входу матрицы очередности выбора скважин, выход которой подключен к четвертому входу блока считывания и агрегирования параметров, выход которого, а также вход блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин и второй вход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах подключены к третьему блоку памяти выполненных операций, при этом первый выход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах, а также его второй выход и первый вход подключены соответственно к первому входу блока регистрации выполненных измерений и к первому выходу блок динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин, второй выход которого подключен ко второму входу блока регистрации выполненных измерений, а вход блока памяти конфигурационных и настроечных параметров подключен к выходу второго блока памяти историй событий.

На фиг. 1 приведена структурная схема информационно-измерительной управляющей системы автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла.

Информационно-измерительная управляющая система автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла, содержащая блок промысловых объектов 1, выход и вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу базы данных SCADA-системы промысла 2, второй выход которой подключен к первому входу блока считывания и агрегирования параметров 3, блок регистрации выполненных измерений 4, блок памяти конфигурационных и настроечных параметров 5, второй блок памяти историй событий 6, АРМ диспетчера 7, первый выход которого подключен ко второму входу блока считывания и агрегирования параметров 3, второй вход АРМ диспетчера 7 подключен ко второму выходу блока регистрации выполненных измерений 4, первый выход которого подключен к входу второго блока памяти историй событий 6, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены, третий блок памяти выполненных операций 21, а также блок определения магистральных трубопроводов промысла, доступных для регулирования температуры пластового флюида 9, блок определения набора скважин, подключенных к каждому магистральному трубопроводу, доступных для управления подогревателем 10, блок считывания набора диспетчерских температурных уставок для каждого магистрального трубопровода И, блок автоматической принудительной повышающей корректировки температуры по магистральному трубопроводу на входе газоперерабатывающего завода при диагностировании возможного гидратообразования 12, блок динамической повышающей корректировки диапазона температурной уставки по магистральному трубопроводу в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды 13, блок определения на магистральных трубопроводах нарушений граничных условий подачи пластового флюида по температуре и определения предпосылок гидратообразования 14, блок расчета динамических ограничительных уставок температуры, зависящих от уставки температуры на трубопроводе и удаленности скважины 15, блок учета сателлитных скважин, работающих через подогреватель установленный на основной скважине 16, блок учета суммарного расхода пластового флюида основной и сателлитной скважин с определением их работы в парном или одиночном режимах 17, блок определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования 18, каждый из которых связан с третьим блоком памяти выполненных операций 21, а также матрица очередности выбора скважин 8, блок динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин 19 и блок выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах 20, при этом первый и второй выходы блока памяти конфигурационных и настроечных параметров 5 подключены соответственно к третьему входу блока считывания и агрегирования параметров 3 и первому входу АРМ диспетчера 7, второй выход которого подключен к входу матрицы очередности выбора скважин 8, выход которой подключен к четвертому входу блока считывания и агрегирования параметров 3, выход которого, а также вход блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин 19 и второй вход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах 20 подключены к третьему блоку памяти выполненных операций 21, при этом первый выход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах 20, а также его второй выход и первый вход подключены соответственно к первому входу блока регистрации выполненных измерений 4 и к первому выходу блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин 19, второй выход которого подключен ко второму входу блока регистрации выполненных измерений 4, а вход блока памяти конфигурационных и настроечных параметров 5 подключен к выходу второго блока памяти историй событий 6.

Информационно-измерительная управляющая система автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла работает следующим образом.

Актуальная информация о ходе технологического процесса от датчиков блока промысловых объектов 1 поступает на первый вход базы данных SCADA-системы промысла 2, со второго выхода которой эта информация поступает на первый вход блока считывания и агрегирования параметров 3, для ее совместного учета с данными поступающими соответственно на его второй вход с первого выхода АРМ диспетчера 7, на его третий вход с первого выхода блока памяти конфигурационных и настроечных параметров 5.

На первый вход блока считывания и агрегирования параметров 3 поступает следующий массив данных:

- температура, давление, расход, сигнализация об отклонениях, выданные уставки и команды, состояние задвижек, магистральных трубопроводов, связи со скважинами и магистральными трубопроводами.

На второй вход блока считывания и агрегирования параметров 3 поступает следующий массив данных:

- скорректированные диспетчером на текущей итерации настроечные параметры ИИУС: приращение уставки температуры на скважину на каждые 300 м удаленности от установки предварительной подготовки газа (далее - УППГ), минимально разрешенный расход, разрешение включения скважины в ИИУС, разрешение управления МТ по температуре, количество циклов ожидания изменения температуры на входе ГПЗ после выдачи управляющего воздействия, уставка выхода УШИ по температуре для МТ, уставка на входе ГПЗ по температуре для МТ.

На третий вход блока считывания и агрегирования параметров 3 поступает следующий массив данных (предыдущей итерации):

- запомненные показания датчиков объектов промысла и состояния хода технологического процесса: температура, давление, расход, сигнализация об отклонениях, выданные уставки и команды, состояние задвижек, состояния связи по скважинам и МТ;

- данные по работе ИИУС (какие скважины и МТ были в доступности для регулирования, какие управляющие воздействия были рассчитаны, сколько циклов прошло с момента выдачи последнего управляющего воздействия, величина автоматической корректировки уставки по МТ);

- настроечные параметры ИИУС (приращение уставки температуры на скважину на каждые 300 м удаленности от УППГ, минимально разрешенный расход, разрешение включения в ИИУС скважины, разрешение управления МТ по температуре, количество циклов ожидания после выдачи управляющего воздействия, уставка выхода УППГ по температуре для МТ, уставка на входе завода по температуре для МТ.

На четвертый вход блока считывания и агрегирования параметров 3 поступает информация об актуальном состояние матрицы очередности выбора скважин 8.

Пример структуры матрицы очередности выбора скважин 8 (для Астраханского газоконденсатного месторождения) приведен в таблице 1.

Все скважины промысла на основе множества параметров (нормативные документы, наличие скважин-сателлитов, удаленность от УППГ, производительность, пластовая температура) согласно матрице (Таблица 1) классифицируется по трем группам. Для Астраханского газоконденсатного месторождения принято следующее распределение: к регуляторам относятся 20% скважин действующего фонда, обыкновенные составляют 50%, скважины 3-й группы, выбираемые в последнюю очередь, составляют 30%.

Актуализация матрицы, осуществляется диспетчером преимущественно 1 раз в квартал при выводе/вводе скважин из капитального ремонта.

Показатель «Уровень технического состояния подогревателя» (S_TEH) также задается с АРМ диспетчера 7, и его актуализация может осуществляться диспетчером при изменении состояния оборудования подогревателя и/или хода технологического процесса на скважине ориентировочно 1 раз в месяц.

Показатели S_TEMP - максимальная разница текущей температуры с уставкой на блоке входных манифольдов (далее - БВМ) и S_FLOW - наибольший расход (привнесение наибольшего количества теплоты от скважины в общий поток) динамически рассчитываются системой на каждой итерации системы.

Так как в матрице используется три типа скважин, то для каждого типа скважин (каждой строки матрицы) должен быть определен один из основных номеров очередности выбора от 1 до 3 и проставлен в одном из трех столбцов (STEH, S_TEMP, S_FLOW).

Номера очередности 4-9 являются второстепенными факторами и используются, если для основного фактора существует на текущей итерации более одной скважины (какой номер меньше из двух второстепенных факторов тот и применяется первым). Для 1-й группы используются следующие второстепенные номера: 4 и 5, для 2-й: 6 и 7, для 3-й: 8 и 9.

Описание алгоритма обработки матрицы очередности выбора скважин (таблица 1):

- при рассмотрении скважин промысла на 1-м этапе выбираются скважины с очередностью 1 (скважины-регуляторы из 1 группы с параметром STEMP - максимальная разница текущей температуры с уставкой на БВМ). Если таких скважин несколько, то первым второстепенным критерием для них выступает параметр STEH (уровень технического состояния подогревателя) с очередностью 4, при их равенстве -параметр SFLOW (наибольший расход, т.к. такая скважина будет привносить наибольшее количество теплоты в общий поток) с очередностью 5;

- далее, если на 1-м этапе не оказалось доступных для регулирования работой подогревателя скважин, то выбираются скважины на 2-м этапе с очередностью 2 (обыкновенный скважины из 2 группы с параметром STEMP), второстепенные параметры аналогично этапу 1 (6 - первый и 7 -второй);

- в последнюю очередь, если не оказалось доступных скважин на 1-м и 2-м этапах, на 3-м этапе выбираются скважины с очередностью 3 (скважины из 3 группы с параметром STEMP), второстепенные параметры аналогично этапу 1 (8 - первый и 9 - второй).

С выхода блока считывания и агрегирования параметров 3 для последующего преобразования в блоках 9-18 осуществляется передача в третий блок памяти выполненных операций 21 следующих переменных, формирующих общий поток данных:

1. Количество магистральных трубопроводов (максимальное количество МТ - 9 единиц).

2. Проект-переменные (статические из проекта):

- количество крановых узлов, на которых находятся отсечные клапана (от 2 до 8);

- связки скважин "основная-сателлит" на МТ.

3. SCADA-переменные (онлайн технологические параметры):

- наличие связи с крановыми узлами МТ;

- состояние задвижек на каждом отсечном клапане крановых узлов;

- температура общего потока пластового флюида на выходе УППГ;

- температура общего потока пластового флюида на всех крановых узлах;

- давление общего потока пластового флюида на всех крановых узлах;

- состояние аналоговых датчиков (температура, давление) МТ на достоверность (вспомогательные двоичные параметры по каждому датчику выдают информацию «неисправность», «за диапазоном измерений», «наличие самого датчика», «диспетчерское замещение реального параметра»).

4. АРМ-переменные (задаваемые диспетчером):

- включение МТ в контур ИИУС;

- диспетчерское разрешение управления МТ («да/нет»);

- приращение ИИУС-уставки температуры пластового флюида на каждые 300 м удаленности скважины от УППГ для труб большого диаметра;

- приращение ИИУС-уставки температуры пластового флюида на каждые 300 м удаленности скважины от УППГ для труб малого диаметра;

- минимальный расход со скважины для автоматического регулирования по температуре для труб большого диаметра (отсекает скважины с низкой скоростью потока);

- минимальный расход со скважины для автоматического регулирования по температуре для труб малого диаметра (отсекает скважины с низкой скоростью потока);

- выбор диспетчером кранового узла для регулирования температуры перед входом на ГПЗ (по умолчанию выбирается последний перед входом на ГПЗ крановый узел, а при его ремонте или отказе датчика температуры на нем выбирается другой работающий перед входом на ГПЗ);

- заданная диспетчером ИИУС-уставка температуры выхода УППГ;

- заданная диспетчером ИИУС-уставка температуры на выбранном крановом узле перед входом на ГПЗ;

- значение принудительного увеличения уставки температуры по МТ;

- ИИУС-уставка давления общего потока пластового флюида на выбранном крановом узле перед входом на ГПЗ;

- величина критичного отклонения давления в сторону уменьшения для принудительной корректировки уставки температуры общего потока пластового флюида на выбранном крановом узле перед входом на ГПЗ;

- критичная величина количества скважин, доступных для регулирования подогревателями, для принудительной корректировки уставки температуры общего потока пластового флюида на выбранном крановом узле перед входом на ГПЗ;

- количество циклов ожидания после выдачи управляющего воздействия на выключение скважинного подогревателя;

- наличие команды принудительного включения диспетчером всех подогревателей на МТ, ранее выключенных автоматически.

5. ИИУС-переменные (вырабатываемые ИИУС):

- счетчик циклов ожидания, прошедших после выдачи управляющего воздействия на выключение скважинного подогревателя.

6. По каждой скважине из проекта (150 скважин эксплуатационного фонда):

- статус скважины (основная, сателлитная);

- подключение скважины к МТ УППГ;

- удаленность скважины от УППГ;

- диаметр трубы-шлейфа до УППГ.

7. SCADA-переменные (онлайн технологические параметры):

- дистанционная управляемость подогревателем (местное/дистанция);

- наличие связи со скважиной;

- состояние скважинных задвижек (центральная, боковая, дроссельный клапан);

- температура пластового флюида в шлейфе на выходе скважины;

- температура пластового флюида от скважины на входе БВМ УППГ;

- расход скважины;

- состояние аналоговых датчиков (температура, расход) скважины на предмет достоверности (вспомогательные двоичные параметры по каждому датчику - «неисправность, за диапазоном измерений», «наличие самого датчика», «диспетчерское замещение реального параметра»).

8. АРМ-переменные (задаваемые диспетчером):

- включенность скважины в контур глобального управления по температуре ИИУС;

- диспетчерское разрешение управления скважиной («есть/нет»)

- наличие команды принудительного включения диспетчером скважинного подогревателя, ранее выключенного автоматически.

9. Общие параметры для ИИУС:

- SCADA-переменные;

- текущее время;

- текущая дата.

10. АРМ-переменные (задаваемые диспетчером):

- очередность выбора скважин в «Матрице очередности выбора скважин».

11. Архивные сохраненные (ретроспективные) параметры:

- ИИУС-переменные (выработанные ИИУС на предыдущей итерации):

- массив выключенных автоматически подогревателей на скважинах.

12. Архивные (сохраненные параметры на предыдущей итерации):

- все вышеперечисленные параметры, сохраненные на предыдущей итерации.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок определения магистральных трубопроводов промысла, доступных для регулирования температуры пластового флюида 9, для выявления возможности управления магистральными трубопроводами системой в автоматическом режиме передаются входные переменные:

- МТ, включенные в контур ИИУС;

- диспетчерское разрешение управления МТ («да/нет»);

- количество крановых узлов, на МТ которых находятся отсечные клапана;

- наличие связи с крановыми узлами МТ;

- состояние задвижек на каждом отсечном клапане крановых узлов МТ;

- выбор диспетчером кранового узла для регулирования температуры МТ перед входом на ГПЗ;

- температура общего потока пластового флюида МТ на выходе УППГ;

- температура общего потока пластового флюида на выбранном крановом узле МТ перед входом на ГПЗ;

- состояние аналоговых датчиков (температуры) МТ на предмет достоверности (вспомогательные двоичные параметры по каждому датчику - «неисправность, выход за диапазон измерений», «наличие самого датчика», «диспетчерское замещение реального параметра»);

- архивные параметры (данные предыдущей итерации): сформированный массив, доступных МТ для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме.

В блоке 9 происходит определение магистральных трубопроводов, входящих в контур ИИУС и транспортирующих газожидкостную смесь (пластовый флюид) от УППГ до ГПЗ, по которым возможно автоматическое управление работой подогревателей, подключенных к ним скважин при этом:

- все задвижки отсечных клапанов на крановых узлах открыты (МТ в работе);

- связь с крановыми узлами МТ исправна;

- выставлено диспетчерское разрешение на включение в контур регулирования по температуре;

- состояние аналоговых датчиков температуры на выходе УППГ и входе ГПЗ в норме - датчик в наличии, измеренные значения температуры внутри диапазона измерений, диспетчерское замещение реального параметра отсутствует.

При этом в третий блок памяти выполненных операций 21 поступают выходные переменные из блока 9, добавляемые к общему потоку данных:

- сформированный массив магистральных трубопроводов, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- сформированный массив магистральных трубопроводов для выдачи команды на включение подогревателей принадлежащих скважин (для последующего включения всех подогревателей, подключенных к МТ скважин, ранее выключенных автоматически).

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок определения набора скважин, подключенных к каждому магистральному трубопроводу, доступных для управления подогревателем 10, передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- скважины включены в контур глобального управления по температуре ИИУС;

- диспетчерское разрешение управления скважиной («да/нет»);

- подключение скважины к МТ УППГ;

- наличие связи со скважиной;

- дистанционная управляемость подогревателем скважины (местное/дистанция);

- массив выключенных в ИИУС подогревателей на скважинах;

- архивные параметры (данные предыдущей итерации): сформированный массив, доступных для автоматического регулирования работой подогревателей скважин по каждому МТ.

В блоке определения набора скважин, подключенных к каждому магистральному трубопроводу, доступных для управления подогревателем 10 определяется расширенный набора скважин каждого МТ, на которых потенциально возможно автоматическое регулирование работой подогревателей:

- скважина включена в контур ИИУС;

- скважина относится к МТ, на котором разрешено управление;

- диспетчерское разрешение управления скважиной выставлено;

- подогреватель скважины управляется дистанционно;

- связь со скважиной исправна.

В блок определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования 18 производится уточнение, в зависимости от следующих выполняемых условий.

Если подогреватель скважины ранее был выключен автоматически, но скважина на текущей итерации перестала иметь разрешение на автоматическое регулирование из-за невыполнения вышеуказанных условий, то данная скважина вносится в массив для выдачи в последующих блоках команды на включение подогревателя.

При этом в третий блок памяти выполненных операций 21 поступают выходные переменные из блока 10, которые добавляются к общему потоку данных:

- сформированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- сформированный массив скважин для выдачи команды на включение подогревателей (для последующего включения всех подогревателей, подключенных к МТ скважин, ранее выключенных автоматически).

Из блока памяти выполненных операций 21 в блок считывания набора диспетчерских температурных уставок для каждого магистрального трубопровода 11 передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- количество крановых узлов, на которых находятся отсечные клапана;

- температура общего потока пластового флюида на всех крановых узлах МТ;

- давление общего потока пластового флюида на всех крановых узлах МТ;

- выбор диспетчером кранового узла для регулирования температуры на МТ перед входом на ГПЗ;

- заданная диспетчером ИИУС-уставка температуры на МТ с выхода УППГ;

- заданная диспетчером ИИУС-уставка температуры на выбранном крановом узле на МТ перед входом ГПЗ.

В блоке считывания набора диспетчерских температурных уставок для каждого магистрального трубопровода 11 производится:

- на основе выбора диспетчером кранового узла для регулирования температуры на МТ перед входом на ГПЗ для считывания данных выбирается или последний перед входом на ГПЗ (по умолчанию), или любой другой крановый узел (по решению диспетчера);

- далее производится формирование массива актуальных диспетчерских уставок по температуре, массива актуальных показаний температуры и массива актуальных показаний давления по каждому МТ, находящемуся в контуре глобального управления и доступному для регулирования.

Массивы по температуре состоят из двух значений для каждого МТ - значения для МТ на выходе УППГ и значения на выбранном крановом узле перед входом ГПЗ. Массив по давлению только одно значение для каждого МТ - на последнем крановом узле перед входом ГПЗ.

Выходные переменные из блока считывания набора диспетчерских температурных уставок для каждого магистрального трубопровода 11, добавляются к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21:

- сформированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- сформированный массив актуальных диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ;

- сформированный массив актуальных показаний температуры (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ;

- сформированный массив актуальных показаний давления (вход завода) по каждому МТ.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок расчета динамических ограничительных уставок температуры, зависящих от уставки температуры на трубопроводе и удаленности скважины 15, передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- сформированный по каждому МТ массив актуальных диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ);

- по каждому МТ приращение ИИУС-уставки температуры пластового флюида на каждые 300 м удаленности скважины от УППГ для труб большого диаметра;

- по каждому МТ приращение ИИУС-уставки температуры пластового флюида на каждые 300 м удаленности скважины от УППГ для труб малого диаметра;

- удаленность скважины от УППГ;

- на каждой скважине диаметр трубы-шлейфа до УППГ.

В блоке расчета динамически ограничительных уставок температуры, зависящих от уставки температуры на трубопроводе и удаленности скважины 15 на основе уставок магистрального трубопровода (выход УППГ), к которому подключены скважины, производится расчет динамических температурных ИИУС-уставок для каждой скважины (выход скважины, вход УППГ), зависящих от удаленности скважин и диаметра шлейфа по следующим формулам:

Выход скважины:

где:

Т_{УППГ_уст_вх} - уставка температуры на УППГ;

L _скв - удаленность скважины от УППГ;

k_диам - диаметр шлейфа на скважине.

Вход УППГ от скважины:

где:

Т _{СКВ_уст_вых_скв} - значение уставки температуры, вычисленной по формуле (1).

Выходные переменные из блока расчета динамических ограничительных уставок температуры, зависящих от уставки температуры на трубопроводе и удаленности скважины 15, добавляются к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21:

- сформированный по каждой скважине массив вычисленных ИИУС-уставок по температуре (выход скважины, вход УППГ) зависящих от удаленности скважин и диаметра шлейфа.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок учета сателлитных скважин, работающих через подогреватель, установленный на основной скважине 16, передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- на МТ связки скважин «основная-сателлит»;

- сформированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- статус скважины;

- расход скважины;

- состояние скважинных задвижек (центральная, боковая, дроссельный клапан);

- наличие связи со скважиной.

В блоке учета сателлитных скважин, работающих через подогреватель, установленный на основной скважине 16, автоматически производится корректировка массива скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей.

Если скважина с доступным для регулирования и работающим подогревателем (из массива) не работоспособна (нулевой расход пластового флюида, закрыта какая-либо задвижка) на данный момент времени, то анализируется, если ли у нее работающая сателлитная скважина (ненулевой расход, все задвижки открыты, есть связь).

В этом случае принимается, что данная связка работает как «одиночная скважина с вынесенным подогревателем» и обрабатывается далее как обычная скважина с подогревателем (с занесением в массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей), но с фиксацией состояния задвижек и учитывается расход пластового флюида сателлитной скважины как основной скважины.

Выходные переменные из блока учета сателлитных скважин, работающих через подогреватель, установленный на основной скважине 16, добавляются к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21:

- сформированный массив фиксации «скважин с вынесенным подогревателем»;

- расход основной скважины;

- состояние скважинных задвижек (центральная, боковая, дроссельный клапан) основной скважины.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок учета суммарного расхода пластового флюида основной и сателлитной скважин с определением их работы в парном или одиночном режимах 17, передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- связки «основная-сателлит» на МТ;

- сформированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- статус скважины;

- расход пластового флюида скважины;

- состояние скважинных задвижек (центральная, боковая, дроссельный клапан);

- наличие связи со скважиной.

В блоке учета суммарного расхода пластового флюида основной и сателлитной скважин с определением их работы в парном или одиночном режимах 17 производится выявление связок скважин «основная-сателлит», работающих через один подогреватель и, соответственно, подсчет общего расхода, критичного для анализа возможности автоматического выключения данного подогревателя.

Если у работающей основной скважины (из массива) есть работающая сателлитная скважина (ненулевой расход, все задвижки открыты, есть связь), то их расходы суммируются.

Таким образом учитывается суммарный поток пластового флюида от данной связки скважин «основная-сателлитная» с текущей температурой (вклад связки по температурной составляющей), который впоследствии смешивается с общим потоком всех скважин на МТ.

Выходные переменные из блока учета суммарного расхода пластового флюида основной и сателлитной скважин с определением их работы в парном или одиночном режимах 17, добавляются к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21 расход скважины (основной скважины).

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования 18, передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив скважин для выдачи команды на включение подогревателей;

- сформированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- минимальный расход пластового флюида со скважины для автоматического регулирования по температуре для труб МТ большого диаметра;

- минимальный расход со скважины для автоматического регулирования по температуре для труб МТ малого диаметра;

- расход пластового флюида скважины;

- состояние скважинных задвижек (центральная, боковая, дроссельный клапан);

- наличие команды принудительного включения диспетчером скважинного подогревателя, ранее выключенного автоматически;

- сформированный массив вычисленных ИИУС-уставок по температуре (выход скважины, вход УППГ) по каждой скважине;

- температура пластового флюида в шлейфе на выходе скважины;

- температура пластового флюида от скважины на входе БВМ УППГ;

- массив выключенных автоматически подогревателей на скважинах;

- архивные параметры (данные предыдущей итерации): сформированный массив, доступных для автоматического регулирования работой подогревателей скважин по каждому МТ.

В блоке определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования 18 по поступившим параметрам уточняется массив скважин, на которых возможно доступно автоматическое регулирование работой подогревателей, а также дополняется при необходимости массив скважин для выдачи команд на включение подогревателей (при диагностировании наступления возможного гидратообразования).

Для всех скважин, доступным для регулирования подогревателем, проверяются следующие дополнительные условия:

- все задвижки на скважине открыты (ранее определенные в блоке 16);

- с учетом диаметра трубы расход на скважине (ранее учтенные в блоках 16, 17) выше установленной уставки на МТ;

- значения по температуре пластового флюида выше сформированных для каждой скважины (ранее учтенные в блоке 15) ИИУС-уставок по температуре (выход скважины, вход УППГ);

- отсутствие команды принудительного включения диспетчером скважинного подогревателя, ранее выключенного автоматически.

Если ранее включенная в массив скважина не соответствует критериям данного блока, то она исключается из массива.

Если на предыдущей итерации скважина соответствовала всем условиям и ее подогреватель был автоматически выключен ИИУС, а на данной итерации не соответствует условиям, то она вносится в массив для выдачи в последующих блоках команды на включение подогревателя. Также она вносится, если диспетчер принудительно выдал команду на пуск подогревателя, ранее выключенного автоматически.

Выходные переменные из блока определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования 18, добавляются к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21:

- модифицированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- дополненный массив скважин для выдачи команды на включение подогревателей.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок автоматической принудительной повышающей корректировки температуры по магистральному трубопроводу на входе газоперерабатывающего завода при диагностировании возможного гидратообразования 12 передаются следующие входные переменные:

- модифицированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- сформированный массив актуальных диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ;

- значение принудительного увеличения уставки температуры по МТ;

- сформированный массив актуальных показаний давления (вход ГПЗ) по каждому МТ;

- ИИУС-уставка давления общего потока пластового флюида на выбранном крановом узле на МТ перед входом на ГПЗ;

- величина критичного отклонения давления в сторону уменьшения для принудительной корректировки уставки температуры общего потока пластового флюида на выбранном на МТ крановом узле перед входом на ГПЗ;

- критичная величина количества скважин, доступных для регулирования подогревателями, для принудительной корректировки уставки температуры общего потока пластового флюида на выбранном на МТ крановом узле перед входом ГПЗ.

В блок автоматической принудительной повышающей корректировки температуры по магистральному трубопроводу на входе газоперерабатывающего завода при диагностировании возможного гидратообразования 12 производится возможная автоматическая корректировка (на повышение) введенных диспетчером уставок на входе ГПЗ для каждого МТ на величину принудительного увеличения уставки температуры с целью обеспечения безгидратного транспорта газожидкостной смеси (для каждого случая свое повышение):

- при критичном отклонении текущего давления общего потока пластового флюида в сторону уменьшения от ИИУС-уставки давления,

- заданной диспетчером (т.к. в данном случае скорость потока ниже, чем при текущем давлении примерно равным ИИУС-уставке по давлению);

- при количестве скважин по МТ, доступных для автоматического регулирования меньшим, чем указана в конфигурационном параметре «критичная величина количества скважин, доступных для регулирования подогревателями» (т.к. снижается эффективность управления системы - нет резервов для включения подогревателей с целью экстренно повысить температуру общего потока пластового флюида).

Выходные переменные из блока автоматической принудительной повышающей корректировки температуры по магистральному трубопроводу на входе газоперерабатывающего завода при диагностировании возможного гидратообразования 12, к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21 добавляется модифицированный массив диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок динамической повышающей корректировки диапазона температурной уставки по МТ в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды 13, передаются следующие входные переменные:

- модифицированный массив диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ;

- текущее время;

- текущая дата.

В блоке динамической повышающей корректировки диапазона температурной уставки по МТ в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды 13 производится:

- учет суточно-сезонных колебаний температуры для возможного увеличения температурных уставок по МТ, заданных диспетчером;

- с учетом суточных колебаний (ночное время: с 22:00 до 06:00) автоматическая принудительная корректировка (на +0.10С) уставок на выходе УППГ и входе ГПЗ для каждого МТ;

- с учетом сезонных колебаний (зимний период: с декабря по февраль) автоматическая принудительная корректировка (на +0.050С) уставок на выходе УППГ и входе ГПЗ для каждого МТ.

Из блока динамической повышающей корректировки диапазона температурной уставки по МТ в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды 13 к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21 добавляются выходные переменные:

- повторно модифицированный массив диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 в блок определения на магистральных трубопроводах нарушений граничных условий подачи пластового флюида по температуре и определения предпосылок гидратообразования 14 передаются следующие входные переменные:

- сформированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- повторно модифицированный массив диспетчерских уставок по температуре (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ;

- сформированный массив актуальных показаний температуры (выход УППГ, вход ГПЗ) по каждому МТ;

- сформированный массив МТ для выдачи команды на включение подогревателей принадлежащих скважин;

- модифицированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- дополненный массив скважин для выдачи команды на включение подогревателей;

- счетчик циклов ожидания, прошедших после выдачи управляющего воздействия на выключение скважинного подогревателя;

- наличие команды принудительного включения диспетчером всех подогревателей на МТ, ранее выключенных автоматически.

В блоке определения на магистральных трубопроводах нарушений граничных условий подачи пластового флюида по температуре и определения предпосылок гидратообразования 14 на основе дополнительных проверок дополняется, при необходимости, массив скважин для выдачи команд на включение подогревателей, сформированный в блоке 9 для всех МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме, проверяются следующие дополнительные условия:

- актуальные показания температуры общего потока пластового флюида по МТ (выход УППГ, вход ГПЗ) выше соответствующих модифицированных уставок;

- отсутствие команды принудительного включения диспетчером всех подогревателей на МТ, ранее выключенных автоматически;

- отсутствие счетчика цикла ожидания, прошедших после выдачи управляющего воздействия на выключение скважинного подогревателя (количество итераций, при которых не может быть выдана команда на выключение следующего подогревателя - до окончания ожидания результатов ранее выданной команды выключения).

Если условия не выполняются по 1-му случаю (нарушению по уставкам, до тех пор, пока не восстановится выполнение условия) или по 2-му случаю (принудительная выдача команды диспетчером), то в этом случае:

- данный МТ и все подключенные к нему скважины становятся недоступны для автоматического регулирования (исключение их из соответствующих массивов);

- все скважины данного МТ, на которых подогреватель был выключен автоматически, добавляются в массив скважин для выдачи команды на включение подогревателей.

Если условия не выполняются в 3-м случае (ожидание влияния предыдущего воздействия), то в этом случае:

- данный МТ и все подключенные к нему скважины становятся недоступны для автоматического регулирования (исключение их из соответствующих массивов). При обнулении счетчика данный МТ (и его скважины) будет доступен при необходимости для выдачи следующего управляющего воздействия на выключение подогревателя.

Из блока определения на магистральных трубопроводах нарушений граничных условий подачи пластового флюида по температуре и определения предпосылок гидратообразования 14 к общему потоку данных в третий блок памяти выполненных операций 21 добавляются выходные переменные:

- модифицированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- повторно модифицированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- повторно дополненный массив скважин для выдачи команды на включение подогревателей.

Из общего потока данных третьего блока памяти выполненных операций 21 на вход блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин 19, а также на второй вход блока регистрации выполненных операций 4 передаются следующие входные переменные:

- модифицированный массив МТ, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме;

- повторно модифицированный массив скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей;

- сформированный массив вычисленных ИИУС-уставок по температуре (выход скважины, вход УППГ) по каждой скважине;

- количество циклов итераций ожидания отклика изменения температуры пластового флюида на входе ГПЗ после выдачи управляющего воздействия на выключение скважинного подогревателя МТ;

- расход пластового флюида скважины;

- температура пластового флюида от скважины на входе БВМ УППГ;

- состояние матрицы очередности выбора скважин.

В блоке динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин 19 для каждого МТ из массива, доступных для регулирования температуры пластового флюида системой в автоматическом режиме, выбирается одна скважина, подогреватель которой будет автоматически выключен, из массива скважин, на которых доступно автоматическое регулирование работой подогревателей.

Выбор критериев выключения скважины на текущей итерации следующий:

1 критерий: матрица очередности выбора скважин, на основе которых выбираются подогреватели, находящиеся в наилучшем техническом состоянии (по экспертному мнению диспетчерского персонала, формирующего данную матрицу на основе сведений о состоянии оборудования);

2 критерий: если выбираются несколько скважин по 1 критерию, то выбирается скважина с наибольшей разницей между вычисленной

ИИУС-уставкой и текущим значением температуры пластового флюида на входе БВМ УППГ от скважины;

3 критерий: если и по 2 критерию выбирается несколько скважин, то выбирается скважина с наибольшим расходом пластового флюида, т.е. которая имеет поток пластового флюида, несущий максимальное количество теплоты с данной температурой.

С выхода блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин 19 сформированный массив скважин (номера скважин) по каждому МТ для выдачи команд управления на выключение подогревателя скважин поступает на первый вход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах 20, на второй вход которого из третьего блока памяти выполненных операций 21 осуществляется передача единого списка скважин для формирования команд управления работой подогревателей (на включение).

В блоке выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах 20, формируются переменные по номерам скважин, на подогреватели которых выданы управляющие воздействия с записью в технологическую базу данных SCADA-системы, а именно: единый список скважин по каждому МТ (на включение) и номер скважины по каждому МТ (на выключение), которые совместно с входными переменными, поступившими на его второй вход, поступают на второй вход АРМ диспетчера 7 для визуализации выполненных событий (на видеоизображения отображаются основные показатели хода глобального регулирования по температуре для каждого МТ, в т.ч. выданные команды управления на подогреватели, а также все вышеперечисленные переменные параметры).

С первого выхода блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах 20 на второй вход для записи в базу данных SCADA-системы 2 поступают:

- единый список скважин по каждому МТ (на включение их подогревателей);

- номер скважины по каждому МТ (на выключение их подогревателей).

Все выполненные в ИИУС события (операции, воздействия) для сохранения их историй поступают с первого выхода блока регистрации выполненных операций 4 на вход второго блока памяти историй событий 6, которые с его выхода поступают на вход блока памяти конфигурационных и настроечных параметров 5 и с его второго выхода на первый вход АРМ диспетчера передаются сохраненные на предыдущих итерациях параметры ИИУС для визуализации на видеоизображениях и принятия диспетчером решения о необходимости изменения настроечных параметров ИИУС (приращение уставки температуры на скважину на каждые 300 м, минимально разрешенный расход, разрешение включения в ИИУС скважины, разрешение управления МТ по температуре, количество циклов ожидания после выдачи управляющего воздействия, уставка выхода УППГ по температуре для МТ, уставка на входе ГПЗ по температуре для МТ), в котором на основе анализа времени включения/выключения подогревателей фиксируется временной период выключения подогревателя, а также с учетом тип подогревателя и его часового потребление (на промысле 5 разных типов, подогревателей с часовым потреблением от 762 м³/ч до 1230 м³/ч) формируются исходные данные для расчета экономии товарного газа от автоматического их останова.

Таким образом, в изобретении в автоматическом режиме учитываются:

- расход пластового флюида сателлитных скважин для расчета привнесенного тепла от подогревателя основной скважины, зависящего от суммарного расхода основной и сателлитной скважины, в общий поток МТ;

- подогреватели, удаленно обслуживающие сателлитные скважины (в случае прекращения добычи на основных скважинах, на площадках которых располагаются подогреватели);

- теплотворная способность (мощность), а также техническое состояние каждого подогревателя на площадках скважин;

- актуальные температурные характеристики всех участков газотранспортной сети от промысла до входа ГПЗ;

- суточные и сезонные колебания температуры окружающей среды.

Дополнительно, обеспечивается поддержание оптимальной температуры пластового флюида на входе ГПЗ и превентивное реагирование на возможные гидратные проявления с целью своевременного включения устьевых подогревателей при появлении тенденций приближения температуры пластового флюида к порогу гидратообразования на всем протяжении газотранспортной сети промысла (шлейфы скважин и газоконденсатопроводы), что позволяет значительно снизить потери товарного газа на подогрев пластового флюида, поставляемого на вход ГПЗ с одновременным исключением гидратообразования.

Локальные средства автоматики выполнены на промышленных контроллерах TREI-5B-05 фирмы АО «ТРЭИ», с резервируемыми процессорами с разветвленной системой ввода/вывода (6000 линий), усовершенствованными мастер-модулями на основе микросхем Intel Atom. Характеристика мастер-модулей контроллера: ЦПУ Intel Atom, тактовая частота 1,46 ГТц, ОЗУ - 2 ГБ, ПЗУ (flash) - 4 ГБ, 6 портов Ethernet, порты USB, microSD, RS485. В контроллерах использованы модули аналогового ввода/вывода со стандартными сигналами 0-20 тА, а также модули дискретного ввода/вывода с общей точкой 24V(DC).

Система функционирует на следующих технических средствах: серверы Lenovo System X 3650 М5 (2 х Intel Xeon CPU Е5-2640 v4 @ 2.40GHz, технология Broadwell-E/EP 14nm 10 ядер, 63,0ГБ @ 1066 МГц, 2 х IBM ServeRAID М5210 SCSI Disk Device 557GB, PLDS DVD-RW DU8AESH, 4 x NetXtreme Gigabit Ethernet, 32 MBMatrox G200eR) и рабочие станции DEPO Race DT348 (Intel Core i5 7600 @ 3.50GHz, технология Kaby Lake 14nm 4 ядер, 16,384ГБ @ 1066 МГц, 931GB TOSHIBA DT01ACA100 (SATA), ATAPI iHAS122 F, Intel(R) Ethernet Connection I219-V, Realtek PCIe GBE Family Controller, NVIDIA Quadro P600), используемые как рабочие места специалистов промышленной безопасности для контроля состояния опасных производственных объектов.

На серверах и рабочих станциях используется операционная система Windows 10 (Майкрософт Windows 10 Pro, версия 10.0.17134, сборка 17134).

Программная часть системы реализована на языке программирования Liberica JDK. Хранение данных системы, конфигурационных параметров, ведение и формирование архивов событий реализовано в СУБД PostgreSQL.

Информационно-измерительная управляющая система внедрена в Газопромысловом управлении ООО «Газпром добыча Астрахань».

Применение ИИУС обеспечивает автоматическое управление и высокую эффективность энергосберегающего безгидратного режима транспортировки пластового флюида от промысловых скважин до установок переработки пластового флюида, систематическое высокоточное соответствие температурного режима транспортировки установленному номиналу, что позволяет значительно снизить потери товарного газа на подогрев пластового флюида, поставляемого ГПЗ с одновременным обеспечением поддержания оптимальной температуры пластового флюида на входе ГПЗ для исключения гидратообразования, обеспечивая при этом снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, возникающих при сжигании товарного газа, затрачиваемого на собственные нужды промысла.

Снижение потребления товарного газа на подогрев добываемого пластового флюида по сравнению с прототипом достигается за счет:

- усовершенствования алгоритмов автоматического управления с учетом наличия двухтрубных потоков от отдельных УППГ;

- введения в систему матрицы очередности выбора скважин, влияющей на основе введенных экспертных оценок на выбор автоматически выключаемого подогревателя с учетом их технического состояния;

- учета имеющихся на промысле перемычек между УППГ и возникающих вследствие этого перетоков между магистральными трубопроводами;

- учета в контуре автоматического управления сателлитных скважин, работающих через подогреватель остановленной основной скважины;

- учета суммарной производительности связок «основная-сателлит», позволяющей точнее рассчитать теплотворную составляющую от этих связок в общем потоке пластового флюида;

- дополнения системы конфигурационными и настроенными параметрами, используемых для повышения точности и качества регулирования с целью подачи общего потока пластового флюида на вход газоперерабатывающего завода на нижних (минимальных) границах технологического регламента;

- использование новых программно-аппаратных средств (сервер, база данных, языки программирования), рекомендованных в рамках программы импортозамещения и ФСТЭК России.

Экономический эффект от использования системы возникает за счет:

- экономии товарного газа, используемого в подогревателях промысла для подогрева пластового флюида, достигаемой старт-стопным регулированием с автоматическим протоколированием действий по включению/выключению подогревателей (с точностью до 1 секунды) и использование полученных значений для автоматического формирования отчетных данных по Программе энергосбережения ПАО «Газпром», базирующихся на регистрируемых в реальном масштабе времени величинах открытия топливной задвижки каждого подогревателя в моменты автоматического включения/выключения подогревателей средствами системы (согласно протоколам автоматической машинной регистрации выдаваемых управляющих воздействий);

- сокращения эксплуатационных затрат на включение/выключение подогревателей, т.к. выдача управляющих воздействий происходит автоматически, без необходимости выезда эксплуатационного персонала;

- сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу, выделяемых при сгорания товарного газа на подогревателях промысла, и, соответственно, уменьшения платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух стационарными источниками;

- уменьшения затрат на ликвидацию возможного гидратообразования и подготовку скважины к эксплуатации после его устранения, т.к. используется механизм ранней диагностики и активного противодействия гидратообразованию при транспортировке пластового флюида (от шлейфов скважин до магистральных трубопроводов).

Изобретение относится к системам автоматического управления температурными параметрами газового комплекса. Технический результат заключается в снижении потерь товарного газа на подогрев пластового флюида, поставляемого на газоперерабатывающий завод. Технический результат достигается за счет того, что в информационно-измерительную управляющую систему автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла, содержащую блок промысловых объектов, блок считывания и агрегирования параметров, блок регистрации выполненных измерений, блок памяти конфигурационных и настроечных параметров, второй блок памяти историй событий, АРМ диспетчера, дополнительно введены третий блок памяти выполненных операций, а также блок определения магистральных трубопроводов промысла, доступных для регулирования температуры пластового флюида, блок определения набора скважин, доступных для управления подогревателем, блок считывания набора диспетчерских температурных установок для каждого магистрального трубопровода, блоки корректировки температуры, блок определения нарушения условий, блок расчета динамических ограничительных установок температуры, блок учета скважин, блок динамического выбора скважин и блок выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах. 1 табл., 1 ил.

Информационно-измерительная управляющая система автоматического управления температурными параметрами объектов газового промысла, содержащая блок промысловых объектов, выход и вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу базы данных SCADA-системы промысла, второй выход которой подключен к первому входу блока считывания и агрегирования параметров, блок регистрации выполненных измерений, блок памяти конфигурационных и настроечных параметров, второй блок памяти историй событий, АРМ диспетчера, первый выход которого подключен ко второму входу блока считывания и агрегирования параметров, второй вход АРМ диспетчера подключен ко второму выходу блока регистрации выполненных измерений, первый выход которого подключен к входу второго блока памяти историй событий, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены третий блок памяти выполненных операций, а также блок определения магистральных трубопроводов промысла, доступных для регулирования температуры пластового флюида, блок определения набора скважин, подключенных к каждому магистральному трубопроводу, доступных для управления подогревателем, блок считывания набора диспетчерских температурных уставок для каждого магистрального трубопровода, блок автоматической принудительной повышающей корректировки температуры по магистральному трубопроводу на входе газоперерабатывающего завода при диагностировании возможного гидратообразования, блок динамической повышающей корректировки диапазона температурной уставки по магистральному трубопроводу в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды, блок определения на магистральных трубопроводах нарушений граничных условий подачи пластового флюида по температуре и определения предпосылок гидратообразования, блок расчета динамических ограничительных уставок температуры, зависящих от уставки температуры на трубопроводе и удаленности скважины, блок учета сателлитных скважин, работающих через подогреватель, установленный на основной скважине, блок учета суммарного расхода пластового флюида основной и сателлитной скважин с определением их работы в парном или одиночном режимах, блок определения нарушений условий автоматического выключения подогревателя на скважинах и определения предпосылок гидратообразования, каждый из которых связан с третьим блоком памяти выполненных операций, а также матрица очередности выбора скважин, блок динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин и блок выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах, при этом первый и второй выходы блока памяти конфигурационных и настроечных параметров подключены соответственно к третьему входу блока считывания и агрегирования параметров и первому входу АРМ диспетчера, второй выход которого подключен к входу матрицы очередности выбора скважин, выход которой подключен к четвертому входу блока считывания и агрегирования параметров, выход которого, а также вход блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин и второй вход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах подключены к третьему блоку памяти выполненных операций, при этом первый выход блока выдачи команд управления работой подогревателей на скважинах, а также его второй выход и первый вход подключены соответственно к первому входу блока регистрации выполненных измерений и к первому выходу блока динамического выбора скважин на основе температурных показателей и в соответствии с ранжированием по матрице очередности выбора скважин, второй выход которого подключен ко второму входу блока регистрации выполненных измерений, а вход блока памяти конфигурационных и настроечных параметров подключен к выходу второго блока памяти историй событий.