Автоматическая система управления дебитом кустов газовых скважин Советский патент 1989 года по МПК F17D3/00 

I

(21)4340487/25-29

(22)01.09,87

(46) 15.12.89. Бюп. ff 46

(71)Научно-производственное объели- неиие Про швтоиатика

(72)В.Я.Бырко, А.В.Лихачев и В.А.Пацюк

(53)621.643 (088.8)

(56)Авторское свилетельство СССР К 667667, кл. Е 21 В 43/00,

G 05 В 11/00, l J79.

(54)АВТОМАТИ 1ЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕБИТОМ КУСТОВ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

(57)Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано п системах управления технологическими процессами добычи и подготовки газа. Цель изобретения - повышение надежности управления. Автонатическая система управления дебитом кустов газовых скважин содержит испольнительные механиямы 4, интегрально-пропор1Ц1ональные регуляторы 5, задатчики дебита газа 6,13, преобразователи разности давлений 7 и датчики давлений 10,11. Воздействие на исполнительные механизмы 4 формируют пропорционально перепаду давления, определенному между конечной точкой эталонного шлейфа 2, выбранного с заведомо известными техническими характеристиками, и конечной точкой каждого последующего пшейЛа 1, при этом дебит газа в эталонном шлейфе 2 поддерживается автономно в зависимости от давления в общем газовом коллекторе 3. 1 ил.

СО

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в системах управления технологическими процессами добычи и подготовки газа. Цель изобретения - повышение надежности управления. Автоматическая система управления дебитом кустов газовых скважин содержит исполнительные механизмы 4, интегрально-пропорциональные регуляторы 5, задатчики дебита газа 6, 13, преобразователи разности давлений 7 и датчики давлений 10, 11. Воздействие на исполнительные механизмы 4 формируют пропорционально перепаду давления, определенному между конечной точкой эталонного шлейфа 2, выбранного с заведомо известными техническими характеристиками, и конечной точкой каждого последующего шлейфа 1, при этом дебит газа в эталонном шлейфе 2 поддерживается автономно в зависимости от давления в общем газовом коллекторе 3. 1 ил.

СП N9

Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования технологическими процессами и может быть использовано на гаяо- копделсатних и гаяовых месторож;те- ниях, в системах управления технологическими процессами добычи и подготовки газа.

Цель изобретения - повышение на- дежиости управления.

Указанная цель достигается тем, что воздействие на исполнительные механизмы формируют пропорционально перепаду давления, определенному между конечной точкой эталонного шлейфа, выбранного с заведомо известными техническими характеристиками и конечной точкой каждого последующего гшейфа, при этом дебит га- за в эталонном шлейфе поддерживается автономно в зависимости от давления в общем газовом коллекторе.

На чертеже изображена схема уст- ройства.

Автоматическая система управления делителем кустов газовых скважин включает п газовых шлейфов 1 (один из которых эталонньп 2) , подключен- ных к общему газовоьгу коллектору 3 и далее к установке комплексной подготовки гапа (УКПГ) (не показана).

По числу шлейЛов установлено п исполнительных механизмов А, связан- ных с соответствующими интегрально- пропорциональными регуляторами 5, один вход которых связан с задатчико 6 дебита газа, а другой - с выходом преобразователя 7 разности давлени; ; Преобразователь 7 разности давлений двумя импульсными линиями Р. и 9 подсоединен к конечным точкам отбора давле}1Ий с датчиками 10 и 11 от соо ветствую1 1его контролируемого шлейЛа 1 и эталонного шлейЛа 2. При этом к одному входу пропорционально интегрального регулятора 5, принадлежащего эталонному шлейфу 2, подсоединен выход датчика 12 давления, установленного на общем газовом коллекторе 3, а к другому входу - автономньп задатчик 13 дебита.

Автоматическая система управлени дебитом кустов работает следуюп1им образом.

Представленную на чертеже кустов схему сбора газа по индивидуальным шлейфам с общим коллектором 3 можно

описать в статике системой следующих уравнений:

Уравнение движения газа по i-му горизонтальному шлейфу:

-г 1 Р . -Р ,

Si 2

г a,q.

lO

I;Z,RT;I.; ;

Де 1,; . i - давление газа в начале шлейфа (на устье скважин) и в конечной его точке;

с|д; - дебит газа по ишейЛу; 1; - коэфЛициент гидравлического сопротивления илейфов;

; ;, R - коэфЛициент сжимаемости транспортируемого газа и универсальная газовая постоянная;

Т; - абсолютная температура газа в конечной точке шлейфов;

L ; - длина шлейЛа 1; П - внутренний диаметр

трубы шлейфа 1.

Уравнение расхода газа через ис- олнительньп механизм:

I l;- к i(n)

де oi; - козЛЛициент

VI с I I Ki (

II расхода газа;Р - давление

газа в общем коллекторе 3;

СО 1 - площадь проходного сечения исполнительногомеханизма 4 f

Уравнения материального баланса о притоку и отбору газа:

VI

Ч

q; ;

м

)

где q; - дебити газа по шлейфам 1; (/ - отборы газа на технологическую подготовку из общего коллектора 3;

При равенстве диаметров D j шлег- Лов 1 в представленной схеме сбора

51529004

газа длина 1, ишейЛоп 1 ппределяетпьфпженияни

{ МЙМ

1-2 -лАУЧи- ULj V 1-ДЛИЦ+ ЛТ.;

/ апление гала Р.,

i-(1,n)

в обП1ем коллекторе 3 определяется притоками газа q в коллектор 3, которые зависят от величины проходных сечений С0| исполнительных механизмов А, отбором гапа о; на технологическую подготовку, величина которого определяется технологическими возможностями и регламентом работы УКПГ, а также г ависит от гидравлических характеристик шлейфов 1 и величины пластового давления, которые стохастически изменяются во времени.

Таким образом, величина давления газа Г, п общем коллекторе 3 является функцией многих параметров, поэтому в предлагаемом способе предусматривается стабилизация этой величины локальной системо автоматического регулирования, управляющим воздействием которой является гфиток (дебит) газа q и общий коллектор 3 от эталонного илейЛа 2 (длиной L,).

Стабилизация обеспечивается настройкой задания Р Ш1-регулятору 5 о автономного задатчика 7.

Дебитами остальных (п-1) шлейфов управляют аналогичными локальными контурами общеГ системы автоматического регулирования дебита кустов. На исполнительных механизмах этих шлейфов сигналы формируются П -регулято- рами 5 пропорционально разности между виходпыми сигналами от преобразователе; 7 разности я.анлений и сигналами задания дебита q; по шлейфам 1

Сигналы задания q, по всем (fi-1) шлейфам устанаплипают вручную от автономных задатчиков 6.

При этом пи-регуляторы 5 на шлейфах настраивают на чадание П , величина которого подбирается с учетом двухсторонних ограничений, налагаемых на дебиты скважин кустов:

п а.

с q ; ,

- минимально и максимально Л :11ус гимые производите и.лг сти скнакин куста.

В процессе функционирования системы автоматического управления изменение величины Г давления газа в общем коллекторе 3, например его уменьшение вследствие увеличения нагрузки технологических линий УКПГ, вызывает поступление сигнала иа исполнитель- ньп механизм 4 эталонного шлейфа 2

Q (длиной L,). В результате процесса регулиропания проходное сечение исполнительного механизма 4 увеличивается, что вызывает увеличение дебита газа q , по эталонному шлейфу 2

5 и изменеиие давления Р„ в его конечной точке. Л так как давление Р является опорным давлением для преобразователей 7, то его изменение вызывает и соответствующее иамененйе

0 выходных сигналов преобразователей 7. nil-регуляторы 5 формируют при этом на своих выходах сигналы управления, пропорциональные разностям сигналов преобразователей 7 и сигна5 лов задания дебитов qj от автоном ных задатчиков 6, которые воздействуют иа исполнительные механизмы 4 всех () шлейфов, вызывая степень открытия или закрытия их.

0 Таким образом, исполнительные

механизмы 4 отрабатывают управляюпще сигналы, пропорциональные величине Р|, определенной через опорное давление

35

ЛР; Р-2;- 2.

i(2,n).

Различие в длине шлейфов ЛL-обуславливает и различные значения величин давлений Pj в конечной точке илейфов, поэто гу при изменеиии величины Р, опорного давления управляющие сигналы на исполнительные механизмы будут пропорциональны индивидуальной длине шлейАов Ц, что вызывает и соответствующие изменения в дебитах газа q по (п-1) шлейфам.

Колебания давления газа Р, в общем коллекторе 3 будет однозначно

вызывать изменения дебитов q газа по шлейфам вследствие поддержания регуляторами 5 заданных значений дебитов q .

Величина перепада давлений на

каждом из (п-1) , которую можно определить как разность между давлением газа на устье скважин (в начальной точке гпейфа) и давлением Pj; в его конечной точке, явллется нелипейппй ЛупкциеГ от рас- холл гаяа q- по пшейЛу, поэтому при изменениях величин п;, превьшяющих опрелеленный диапазон, будет сказываться нелинейность, что потребует перестройки заданий qj по всем (п-1) сшейЛаг, т.е. потребует введение поправочного K03( по яа- данию регуляторам 5.

Формула изобретения

Автоматическая система управления дебитом кустоп газовых скважин, содержащая регуляторы расхода газа я каждой скважине, подключенные к исполнительным механизмам, установленным на шлейфах скважин, датчик давления в газосборном коллекторе и ручные задлтчики расхода газа, о т л и - ч а ю IT а я с я тем, что, с целью повышения надежности управления, она снабжена датчиками давления в каждом

Редактор И.Сегляник

Cocтaп rтeль Г.Егоров

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Заказ 7837/34

Тираж 433

ВНШШИ Гш-.ударственного комитета по итобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, , Раушская наб., д. А/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина, 11)1

5

0

Ш1еп(е, регуляторы расхода газа содержат во всех, кроме одного шлейЛа, выбранного в качестве зталонного, преобразователи разности давлений, подключенные первып входом к датчикам давления , pacпoлoжeн iым в соответст- вуюгщх ылейЛах, и вторым входог-г к датчику давления, расположенному в эталонном шлейфе, и интегрально- пропорциональные регуляторы, подключенные своим первым входом к выходу преобразователей разности давлений, а вторие входом - к ручным задатчи- кам расхода газа, а регулятор расхода газа эталонного ылейфа содержит интегрально-пропорциональный регулятор, причем первьп1 его вход соединен с датчиком давления в общем газовом коллекторе, а втором с ручным задат- чиком давления, а выходы всех интегрально-пропорциональных регуляторов соединены с исполнительными механизмами .

Подписное