Устройство для автоматического регулирования производительности кустов газовых скважин Советский патент 1978 года по МПК E21B47/00 

ветствующего максимально допустимой производительности куста скважин. Это значение производительности поддерживает регулятор расхода. При аварийном закрытии одной из скважин куста (например, при срабатывании подземного или устьевого клалана-отсекателя) его 1производительность уменьшается, регулятор расхода, воздействуя «а исполнительный механизм, -стремится восстановить прежний расход газа. Если возможность работающей скважины куста позволяет, то исполнительный механизм, приоткрывая проходное отверстие, восстанавливает прежний расход газа.

Возможны случаи, когда исполнительный механизм полностью открывает проходное отверстие, но прежний расход газа не восстанавливается. Однако в обоих случаях производительность работающей скважины возрастает и может достигнуть недопустимых значений, что не предотвращает перепрузку куста скважин при аварийном отключении одной из них и, следовательно, снижает надежность р-аботы устройства.

Цель изобретения - повыщение надежности работы за счет предотвращения перегрузки скважин «уста при аварийном отключении одной из них.

Эта цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования производительности кустов газовых скважин снабжено функциональным преобразователем, инерционным звеном, реле переключения и дополнительным блоком ограничения сигнала, причем входы основного и дополнительного блоков ограиичения сигнала соединены с выходом центрального регулятора давления, а выходы - через реле .переключения с входом регулятора расхода, при этом выход датчика расхода подключен через функциональный преобразователь и инерционное звено к первому входу регулятора давления, второй вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход регулятора давления подключен к третьему входу реле переключения.

Предлагаемое устройство исключает перегрузку скважин куста при аварийном отключении одной из них и обеспечивает сигнализацию аварийного отключения скважины, что дает возможность предупредить развитие аварии и уменьщить затр1аты на последующий ремонт и интенсификацию скважин.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; «а фиг. 2- зависимость между давлением (Р) перед исполнительным механизмом и производительностью (Q) куста скважин.

Устройство содержит установленный на каждом шлейфе :/ куста скважин датчик давления 2 и релулятор да(вления 3 газа, датчик расхода 4 и регулятор расхода 5 газа, связанный с исполнительным механизмом 6, центральный регулятор давления 7, установленный на газосборном коллекторе S, основной

и дополнительный блоки 9 и 10 ограничения сигнала, входы которых соединены с выходом центрального регулятора давления 7 газа, а выходы - через реле переключения Л с входом регулятора расхода 5, при этом выход датчика расхода 4 подключен через функциональный преобразователь 12 и инерционное звено 13 к парному входу регулятора давления 3, второй вход которого соединен с выходом датчика давления 2, а выход - с третьим входом реле переключения //.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При нормальной работе куста газовых скважин автоматическое регулирование их производительности осуществляется по отклонению давления в газосборном коллекторе 8. Центральный регулятор давления 7 газа, воспринимая отклонение давления, отрабатывает выходной сигнал, который подается одновременно на вход основного и дополнительного блоков 9 и 10 ограничения сигнала. Основной блок 9 ограничения сигнала настроен так, что выходной сигнал центрального регулятора давления 7 газа повторяется на его выхо-де вплоть до значения, соответствующего максимально допустимой производительности куста. Если выходной сигнал центрального регулятора давления 7 превысит это максимально допустимое значение, на выходе основного блока 9 ограничения сигнала остается сигнал, значение которого будет соответствовать максимально допустимой производительности куста.

Дополнительный блок 10 ограничения сигнала настроен так, что на его выходе сигнал не может превысить величину, соответствующую максимально допустимой производительности куста скважин за вычетом максимально допустимой производительности одной скз.ажины.

При нормальной ра.боте куста скважин выходной сигнал блока 9 ограничения сигнала через один из входов реле переключения 11 поступает на вход регулятора расхода 5. Другой вход реле переключения 11, к которому подведен выходной сигнал дополнительного блока 10 ограничения, при этом закрыт заслонкой.

Таким образом, заданное значение производительности любого куста скважин, поступающее на вход регулятора расхода 5, формируется центральным регулятором давления 7 и, благодаря основному блоку 9 ограничения сигнала, не может превысить значения, соответствующего максимально допустимой производительности куста скважин. Если производительность соответствующего куста скваж,ин не равна заданному значению, регулятор расхода 5 воздействует на исполнительный механизм 6, восстанавливая производительность куста скважин на заданном уровне.

При агварийном отключении скважины максимально допустимая производительность куста уменьшается на величину максимально

долустимор .производительности отключенной скважины. Следовательно, при аварийном отключении величина задающего сигнала, поступающего на вход регулятора расхода 5, должна быть уменьшена. В этом случае не будет перегрузки куста скважин.

Уменьшение задающего сигнала достигается тем, что лрИ от1ключеНИи скважины к регулятору расхода 5 вместо выходного сигнала основного блока 9 ограничения сигнала подключается выходной сигнал дополнительного блока 10 ограничения сигнала.

Сигнал переключения формируется датчиком давления 2, регулятором давления 3 газа, функциональным преобразователем 1-2 и инерционным звеном 13 и подается на третий вход реле переключения // во вторую камеру слева. При этом второй вход реле переключения 11 (со стороны выхода основного блока 9 ограиичения сигнала) закрыт, вследствие чего на выход регулятора расхода 5 через первый вход реле переключения 11 поступает сигнал от дополнительного блока JO ограничения сигнала. Так как дополнительный блок 10 ограничения сигнала пропускает от центрального регулятора давления 7 сигнал, не превышающий величины, соответствующей максимально допустимой производительности куста окважин «при отключенной скважине, то регулятор расхода 5 обеспечивает поддержание производительности куста в пределах допустимых значений.

Для ;формиравания сигнала переключения используют следующий принцип. При нормальной работе куста скважия стат ическая характеристика куста, представляющ ая собой зависимость между давлением Р перед исполнительным механизмом 6 и производительностью Q куста, имеет вид кривой / (фиг. 2). Если количество работающих скважин в кусте уменьщается (в результате аварийного отключения), то статическая характеристика куста скважин смещается вниз и имеет вид кривой 2.

Из приведенных статических характеристик следует, что в обоих случаях каждому значению производительности соответствует определенное значевие давления. Например, если производительность куста скважин равна QO и все скважины включены, то давление перед исполнительным механизмом 6 должно быть равным РО- Если же давление меньще РО, то следует вывод, что не все скважины куста включены. Таким образом, по отклонению давления в шлейфе от величины, определяемой по статической характеристике куста Р f(Q), можно судить о факте отключения скважины.

Сравнение текущего значения давления, измеряемого датчиком давления 2, с требуемым по статической характеристике осуществляется регулятором давления 3. Статическая характеристика куста скважины реализуется функциональным преобразователем 12. При изменении производительности куста скважины выходной сигнал датчика расхода 4 газа изменяется и функциональный преобразователь 12 в соответствии со статической характеристикой куста скважины преобразует его в сигнал, пропорциональный требуемому значению давления.

Выходной сигнал функционального преобразователя 12 через инерционное звено 13 подается на вход регулятора давления 3, в котором он сравнивается с сигналом от датчика давления 2. Если разность этих сигналов не превышает нечувствительности регулятора давления 3, то сигнал на его выходе равен нулю, правое сопло реле переключения // при этом открыто и к регулятору расхода 5 подключен основной блок 9 ограничения сигнала.

При аварийном отключении скважины и любой производительности куста текущее значение давления всегда меньше давления, определенного по статической характеристике куста скважины. Поэтому сигнал от функционального преобразователя 12 будет больше сигнала от датчика давления 2, и на выходе регулятора давления 5 появится сигнал, равный единице, извещая об аварийном отключении скважины. При этом второй вход реле переключения // перекроется и откроется его первый вход, а на вход регулятора расхода 5 газа будет подключен выход дополнительного блока 10 ограничения сигнала.

Заданная производительность куста скважин в этом случае не будет превышать максимально допустимого значения и, следовательно, скважины не будут перегружены.

Предотвращение перегрузки скважин позволяет уменьшить число обводных газовых окважин и увеличить объем добычи газа. При этом увеличивается межремонтный период эксплуатации скважин и уменьшаются затраты на их капитальный ремонт.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования производительности кустов газовых скважин, содержащее установленные на каждом шлейфе куста датчик и регулятор давления, датчик и регулятор расхода газа, связанный с исполнительным механизмом основной блок ограничения сигнала и установленный на газосборном коллекторе центральный регулятор давления газа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет предотвращения перегрузки скв,ажин куста при аварийном отключении одной из них, оно снабжено функциональным преобразователел, инерционным звеном, реле переключения и дополнительным блоком ограничения сигнала, причем входы основного и дополнительного блоков ограничения сигнала соединены с выходом центрального регулятора давления, а выходы -- через реле переключения с входом регулятора расхода,

при этом выход датчика расхода подключен через функциональный преобразователь и инерционное звено к первому входу регулятора давления, второй вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход регулятора давления подключен к третьему входу реле переключения.

Источники информации, -принятые во внимание при экспертизе:

1.Водяник П. Ф. «Автоматизация управления лроцессамн добычи газа, М., «Недра, ;1974.

2.«Автоматика и вычислительная техника на газовых промыслах за рубежом, серия

«Газовое дело, М., ВНИИОЭНГ, 1966.

3.Тараненко Б. Ф. «Автоматическое управление у|Стано;вками низкотемпературной сепарации газа, М., ВНИИЭГАЗПРОМ,

1975, с. 39 (прототип).

, CiiS

} CHS.

,C :6-иг 2