Способ автоматического регулирования уровня раздела фаз нефть-вода в резервуарах подготовки нефти Советский патент 1991 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для автоматического поддержания в заданном положении по высоте резервуара подготовки нефти границы раздела фаз нефть - вода.

Цель изобретения - повышение надежности регулирования уровня раздела фаз нефть - вода в резервуарах подготовки нефти.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для реализации .предлагаемого способа; на фиг. 2 - кривые распределения температур, зарегистрированных в области раздела фаз нефть - вода вдоль внешней поверхности резервуара на участке, большем ширины эмульсионного слоя, в момент нахождения его в заданном положении по высоте резервуара Т9 и на том же участке через заданный промежуток времени тс, а также график функции их взаимной корреляции КутНа фиг. 1 обозначены часть объема резервуара 1 подготовки нефти, слой . нефти 2, слой воды 3, слой водонеф- тяной эмульсии и регистратор 5 распределения температур, устройство 6 визуализации, регулируемый клапан 7

оэ

Јь

31

сброса воды, коррелометр 8, управляющее устройство 9, запоминающее устройство 10 и арифметическое -устройство 11.

Способ реализуется следующим образом.

Задают положение границы раздела фаз нефть -- зода по высота резервуара 1 подготовки нефти (фиг. О, поддержание которого в ходе регулирования исключает попадание нефти 2 и воды 3 в соответствующие сливные трубопроводы, Закачиваемая в резервуар 1 водоиеФчяная смесь расслаивается в нем по плотности к образует слои недап 2 и волы 3, 1е;кп.у которыми Hjyco i vOv-то и(-ме и;,г i i-«он воде- неАгяной сг.у IT-.I -i,- «

и I

i i

т

ч i

I i

ЬС Ш

выг

Ч If О г гЗТ;С I I u г с i ч С1 Ч С I iV- fiCV ,ЭО -О J, ОС О г

о г о1) б о по од гог Т ,i чя L- -i d j л с: ен i Ci .с i еьье

(j i, ДС J iv. iT CHOH- 1) Л i -, ( оя1руоспроводамиic г -зс р1 .

Затем т риводят границу оотдела

(Ьлз ьеЛ F - (г з заданное по выС ме j)-3cnb aoa i , /Ь основе n Mi-pf согтаза срьаы

данном гнхюхэн гра нефть чода, ьатфипср,

ОПУОХЯРМОТ Г Tl SOPJOj, сГ 1

витслыюь леьтп лиоо и лкгпнза пробы среды ни эчд . Hui- т 7)G i o- средством . IOOIJH . CO f ит 5о путем OTCiOM BO u v j. 4r(,i я i высоте резервуара 1 темпераiyvне i о геоепа- да имеюь етс место ipaiTfirt рзчде- ла фаз, нчмаляют че. лг 1 1 7 воды в трубопровод ее c()jca то i ex nops пока тм элдгпкг.г /OOPTIT с будет зафиксировано ;einc со ) ечтрадчи среды от слоя еФ1 г 2 слою чоды 3

При этом в np.4iecce осу.пес грттошш способа добиваются соо пяетс игчя положения центра зоны ..юнотоп. пго изменения температур в визуаля ирся -анной криво, соответствующего центру слоя- водонефтяпоч омулт.син 4 по высоте резервуара 1, заданному чсло-ч шо гра- нин. раздела фаз регулированием клапана 1 сброса воды. Распределение температур вдоль внешней поверхнос0

5

О

S

0

5

-10

ти резервуара, граничащей со слоем водонефтяной эмульсии 4, носит монотонно изменяющийся характер, отобра- жающий изменение концентрации среды от слоя нефти 2 к слою воды 30 Если центр зоны монотонного изменения температур располагается ниже заданного положения границы раздела фаз, то, воздействуя вручную на дополнительный механизм регулируемого клапана 7 сброса воды, добиваются увеличения ее оттока из резервуара, что за счет притока водонефтяной смеси в резервуар 1 со скважин эксплуатируемых месторож- гцений способствует перемещению границы раздела фаз вверх по высоте резервуара в заданное положение, Если центр зоны монотонного изменения температур располагается выше заданного по- поженил rpainhnj раздг л Фаз, то воздействием на регулируемый клапан 7 сброса воды добиваются увеличения от- гока воды из резервуара.

Далее в процессе реализации способа выденяюч участок л области заданной границы раздела фаз нефть - вода, больший ширы-ы слоя водонефтяной эмульсии 4. Выделяемый участок должен быть больше водоэмульсионного слоя как минимум на расстояние допустимого смещения его относительно заданного положения в процессе регу- тчповапия. Затем регистрируют распределение температур на выделенном участке в точках i внешней поверхности резервуара с шагом h0, определяемым требуемой точностью регулирова- 1Ия7 зячом ьаит заре истрированное распределение в качестве эталонного ) (Фтгг, 2), вт овь регистрируют распределение температур на том же участке резервуара Tr(i) через заС

5 данный промежуток времени ляемый из выражения

опреде 111}.

где г - радиус резервуара подготовки несЬти;

Ь - расстояние между соседними

точками регистрации температур;

срг-чняя скорость поступления воды в резервуар в составе воронофтяной смеси;

К - доттустимое число отсчетов

рато ласования, соответст51644101

вующее требуемой точности регулирования. Величина Ь0-К равна расстоянию, на

i-t

m.

(1)

которое должен быть больше эмульсионного слоя 4 вьщеленный участок по высоте резервуара вниз от положения раздела слоев 3 и 4 и вверх от положения раздела слоев 2 и 4.

Для достижения более высокой точ- ности регулирования период между ре- гистрациями температур Ј и расстояние между соседними точками регистрации температур h необходимо уменьшить

L

Для регистрации распределений

температур 1(1) и TC (i) регистратор 5 распределения температур подключают к коррелометру 8. Управляющее устройство 9 коррелометра 8 может представлять собой времяимпульсное устройство, которое для регистрации распределения T.j(i) вырабатывает серию из 1 импульсов на регистратор 5 распределения температур 5 (1 - число датчиков), обеспечивая последовательный опрос его датчиков. Синхронно с опросом датчиков регистратора 5 получаемая с них информация о распределении температур 1(1) для запоминания ее в качестве эталонной записывается в запоминающее устройство 10 коррелометра 8. Далее через заданный промежуток времени Ј управляющее устройство 9 снова вырабатыва ет серию из 1 импульсов опроса датчиков регистратора 5 распределения температур, синхронно записывая получаемую с них информацию в другую область памяти запоминающего устройства 10. Этим обеспечивается регистрация распределения температур Tc(i)

Далее находят взаимную корреляционную функцию температурных распределении Т5(1) и Tc(i) в соответствии с выражением

KV (Д1) yZEMib TjfV1 1)

rj.

где 1 - число точек i, в которых

производится регистрация рапределения температур регис ратором 5;

T(i) - эталонное распределение тем

ператур;

вновь pei

деление температур;

Te(i) - вновь регистрируемое распре

- интервал сдвига (, ±1, ±2,...,К);

е

5 Тл(1) - математическое ожиЈ7 5

дание эталонного распределе- - ния:

т

T-iZiv1) математическое ожи

20

25

30

Q 15

35

--55

40

45

50

дание вновь регистрируемого распределения температур Вычисление взаимно-корреляционной Функции осуществляется в арифмети- ческом устройстве 11 коррелометра 8 в соответствии с алгоритмом, задаваемым Формулой (1). Управляющее устройство 9 стробирует выдачу информации из соответствующих ячеек памяти запоминающего устройства 10 в ариФ- метическое устройство 11 в последовательности, задаваемой алгоритмом вычисления, и запоминание промежуточных результатов.

Например, при вычислении значений m

т (mj- ) производятся последовательный опрос и выдача информации из ячеек области памяти запоминающего устройства 10 в арифметическое устройство 11, где сигналы суммируются, а значение гпт(тт ) записывается как результат промежуточных вычислений. Для вычисления Кт (А1) при ( , 1,2,U.,K опрос области памяти запоминающего устройства 10 начинается соответственно с ячейки 1,2,,. ,, а вычисленные значения Кт ,т/0) ,КТ у (1) ,.., записываются соответственно в ьамять запоминающего устройства 100 Таким образом, номер соответствующей ячейки памяти запоминающего устройства 10, в которой находится максимальное значение Кт т. соответствует сдвигу

А 1 ЈS

U.1 , при котором достигается максимум функции взаимной корреляции, Определение номера указанной ячейки осуществляется путем последовательного опроса управляющим устройством 9 и сравнения по величине в арифметическом устройстве 10 записанной в них информации. Номер ячейки j, в которой выполняется условие Кт т i ( Ј- К TjTt КТэТ , соответствует сдии- гу 1. Если данное условие не наблюдается ни в одной из ячеек, это означает, что смещение водоэмульсионного слоя (зоны монотонного изменения температур) произошло в промежутке времени между регистрациямн

распределений Т и Тс в другую сторону. Сдвиг U1 характеризует число шагов ДД, на которое необходимо сдвинуть функцию Tc(i), чтобы достичь максимального значения Функции Ку j (ul). Максимальное значение функции взаимной корреляции имеет место при сдвиге & 1 , когда вновь регистрируемое распределение температур T(i), зона монотонного изменения температур в котором характеризует положение по высоте резервуара слоя водонефтяной эмульсии 4 в момент регистрации, в процессе сдвигов &1 при нахождении функции KT;. (&1) накладывается на эталонное распределение Tg(i), зона монотонного изменения температур в котором характеризует положение слоя эмульсии 4 при его нахождении на заданном уровне по высоте резервуара, т.е„ когда имеет место максимальная зависимость значений температур в каждой из точек распределений Тс (i) и Тэ(1). При этом сдвиг &1 характеризует число отсчетов (точек измерения температуры по высоте резервуара), на которое смещается слой водонефтяной эмульсии 4 относительно заданного положения за период времени 1 между регистрациями распределения TC() и Tg(i) вследствие изменения соотношения воды и нефти в поступающей в резервуар водонефтяной смеси. Величина равна расстоянию, на которое произошло смещение. При этом в зависимости от того при каком направлении смещения распределения Tc(i) был достигнут максимум Функции К-ТэТс - сигнал на РегУ лируемый клапан 7 сброса воды выдается со знаком, вызывающим соответственно при смещении слоя эмульсии 4 вниз от заданного положения пропорциональное Д1 уменьшение оттока жид- кости из резервуара 1 и при смещении вверх от заданного положения пропорциональное & его увеличение. Управляющее устройство 9 выдает команду на стирание распределения T(i) из первой области памяти запоминающего устройства 10 и обеспечивает перезапись распределения Tc(i) при сдвиге ЙД. В результате за эталон для следующего цикла регулирования принима- ют повторно регистрируемое через заданный промежуток времени распределение температур при сдвиге, соответствующем максимальному значению функции взаимной корреляции,,

Следующий цикл регулирования начинается регистрацией и записью во вторую область запоминающего устройства Ю температурного распределения Для обеспечения плавного уменьшения сигнала регулирования по мере возвращения границы раздела фаз нефть - вода в заданное положение промежутки времени между регистрациями температур уменьшают.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования уровня раздела фаз нефть - вода резерв/у арах подготовки нефти, при котором регистрируют температуру не менее чем в двух точках по высоте резервуара на границе и в зоне одной из фаз и формируют сигнал воздействи на сброс воды, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности регулирования, задают положение границы раздела фаз по высоте резервуара, исключающее попадание воды и нефти в соответствующие сливные трубопроводы, приводят границу раздела Лаз в заданное положение, выделяют участок в области заданной границы, больший ширины эмульсионного слоя, регистрируют распределение температуры на выделенном участке вдоль внешней поверхности резервуара с шагом, определяемым требуемой точностью регулирования, запоминают зарегистрированное распределение в качестве эталонного, вновь регистрируют распределение температур на том же участке резервуара через заданный промежуток времени, находят взаимную корреляционную функцию этого температурного распределения с эталонным, определяют сдвиг этого температурного распределения относительно эталонного распределения, при котором достигается максимум функции взаимной корреляции, формируют сигнал воздействия на сброс воды пропорционально этому сдвигу, причем за эталон для следующего цикла регулирования принимают повторно регистрируемое через заданный промежуток времени распределение температур при сдвиге, соответствующем максимальному значению функции взаимной корреляции.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для автоматического поддерживания в заданном положении по высоте резервуара подготовки нефти зоны распада водонефтяной смеси на нефтепродукт и воду. Цель изобретения - повышение надежности регулирования. Для этого формирование сигнала воздействия на сброс воды осуществляется пропорционально сдвигу относительно распределения температур, регистрируемого на участке, большем ширины эмульсионной -зоны в момент нахождения ее в заданном положении по высоте резервуара, и принимаемого за эталон другого температурного распределения, регистрируемого на том же участке резервуара в следующий момент времени до получения находимого при этом максимального значения функции в за- имной корреляции максимума. Причем максимум функции взаимной корреляции определяется по положению медианы найденного распределения коэффициентов взаимной корреляции. 2 ил. Ј

i--5 izlQ t-75 / i i i i t i i i i i i i i i i i i t i i iV i i i i i i c

ff 5 S 789Ю1112ШЧ1516П1819Шт23ЩL27L 25 3/ J3f

a5

-n-t1- 04-8-7-6-54-3-1-1 01 23t567S 910ПП1ЭМ5 &ПЮ1920

Фиг.1

Фиг.1