Автоматическая система регулирования производительности газовых скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B41/00 G05B11/00 

Изобретение относится к технике автоматического управления и регули рования и может быть использовано в газодобываюдей промышленности на га.зовых и газоконденсатных промыслах. Известна пневматическая автоматическая система регулирования производительности скважин, состоящая из п (по числу скважин) регуляторов рас хода газа, п пневматических исполнительных механизмов, установленных на .шлейфах газовых скважин, и одного регулятора давления, вход которого подключен к газосборному коллектору, а выход - к каждому регулятору расхода. При изменении давления в га зосборном коллекторе регулятор давления автоматически изменяет задание всем регуляторам расхода. Последние, воздействуя на свои исполнительные механизмы, изменяют производительность газовых скважин до тех пор пока давление в газосборном коллекторе не восстановится на задан ном значении ij . Описанной системе присущи следующие недостатки: не исключена перегрузка газовых скважин при увеличении отбора газа с промысла, аварийном или плановом отключении некоторых скважин. Перегрузка газовых скважин приводит к нарушению правил эксплуатации недр, пpeждeвpeмeннoiмy обводнению скважин или разрушению призабойной зоны, что в итоге требует дополнительных заттрат на ремонт скважин или приводит к последующему уменьшению их лроизводительности;неизбежно нарушение технологического режима отбора и осушки газа при исчезновении пневмопитания системы . На газовых промыслах питание пневматических систем автоматики осуществляется от установок осушки воздуха, в состав которых входят компрессоры, осушители воздуха, рессиверы. При исчезновении электроэнергии (что бывает не так редко, особенно на промыслах с индивидуальными электростанциями) останавливаются компрессоры,и давление воздуха в ресс.иверах постепенно снижается. В; зикший период, особенно на промыслах, расположенных в районах Крайнего Севера, имеет место конденсация и замерзание влаги в трубопроводах.

Что также приводит к исчезновению (Пневмопитания систем автоматики. Это вызывает полное закрытие или открытие (в зависимости от типа) исполнительных механизмов.

В обоих случаях нарушаетсй техГнологический режим отбора и осушки |газа, что проявляется либо в перегрузке скважин и ухудшении качества подготовки газа, либо в уменьшении добычи газа.

Известна также автоматическая система регулирования производительносХи газовых скважин,которая предотвращает перегрузку газовых скважин при увеличении отбора газа с промысла или остановках некоторых скважин.Система состоит из ряда (по числу скважин )датчиков расхода газа,регуляторов расхода и исполнительных механизмов установленных на шлейфах скважин.К одному из входов регуляторов расхода (к каналу задание)через блоки огра ничёния сигнала подсоединен автоматичёский регулятор давления, вход которого -подключен к газосборному коллек.тору 21 ..

При изменении отбора газа с промысла или притока газа в газосборный коллектор давление в последнем отклоняётся от заданного значения. Это отклонение воспринимается регулятором давления, который через блоки ограничения изменяет задание регуляторам расхода.. Последние воздействуют на исполнительные механизмы до tex пор,пока производительность скважин не станет равной заданному значению.

Блоки ограничения настраиваются таким образом, что сигнал от регулятора давления проходит через них к регуляторам расхода без изменения только в том случае, когда величина этого сигнала не превышает значения, соответствующего максимально допустимой производительности соответствующей скаажнны. Если выходной сигнал регулят®ра давления превысит допустимое значение, на выходе блоков ограничения будут оставаться постоянные значения сигналов, соответсТвующие максимально допустимым значениям производительности соответствующих скважин. Эти значения производительности и будут поддерживать автоматические регуляторы расхода. Таким образом,описанная система обеспечи ает автоматическое регулирование производительности газовых скважин, не допуская их перегрузки.

Однако этой системе, так же как и вышеописан.ной, присущ второй недостаток: при исчезновении пневмопитания её етказ приводит к нарушению технологического режима отбора и осушки газа.

Цель изобретения - предотвращение .нарушения технологического режима газового промысла при исчезновении пневмопитания системы.

Поставленная цель достигается .тем, что автоматическая система регулирования производительности газовых скважин снабжена п(по числу газовых скважин) пневмоклапанами и п реле давления, входы которых соединены с: линией пневмопитания, а выходы реле давления подключены ко входам соо.тветствующих пневмоклапанов, при этом выходы регуляторов расхода соединены с исполнительными механизмами через пневмоклапаны.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой системы.

Автоматическая система регулирования производительности газовых скважин включаетлинию 1 пневмопитания,; установленные на шлейфе 2 каждой газовой скважины 3 датчик 4 и регулятор 5 расхода газа,связанный с исполнительным механизмом 6 через пневмоклапан 7 и с выходом соответствующего блока 6 ограничения сигнала,к которому подсоединенвыход регулятора 9 давления, установленного на газосборном коллекторе 10.Система содержит п(по числу газовых скважин )ПНевмоклапано В 7,подключенных к п реле давлений 11 ; соответственно,при этом каждое реле давления 11 соединено своим входом с линией 1 пневмоп-итания.Реле давления 11 состоит из двух основных частей:мембранного блока 12 и двух пневмоконтактов 13 и 14 в виде сопло-заслонка. Мембранный блок 12 состоит из трех мембран, связанных между собой жестким центром и образующих четыре камеры А, Б, В и Г. Пружина 15 в камере А создает постоянное усилие на мембранном блоке 12. Камера А соединена с атмосферой, а камера Г- с соплом 14 и выходом пневморёле. Камера В и сопло 13 соединены с линией 1 пневмопитания.

Пневмоклапан 7 состоит из трех камер А, Б, и В,разделенных двумя мембранами, образукяцими мембранный блок 16, жесткий центр которого служит заслонкой выпускного сопла 17. В камере В имеется пружина 18, создающая постоянное усилие на мембранном блоке 16.

КамераА соединена с выходом pery-j лятора 5 расхода, а сопло 17 - с исполнительным механизмом б.

Автоматическая система работает 5 следующим образом. .

При нормальном значении давления питания ( 1,410,14 кгс/см) командный сигнал , подаваемый в камеру В реле давления 11, развивает на мембранном блоке 12 усилие, превосходящее ПО значению усилие, развиваемое пружиной 15 Зтого реле, в-результате чего мембранный блок 12 фиксиру- . ется в нижнем доложении, закрывая 5 сопло 14, связанное с атмосферой, -и открывал сопло 13, на которое пода.ется давление питания. Выходной сигнал реле давления 11, равный давлению питания,поступает, в kaMepy управления Б ;1невмоклапана 7 и развивает на мембранном блоке 16 усилие, превосходящее по значению усилие пружины 18 пневмоклапана 7, в результате чего мембранный блок 16 перемещается в верхнее положение, открывает сопло 17 и соединяет, вход исполнительного механизма 6 с выходом регулятора расхода 5. При увеличении отборт газа с промысла или отключении некоторых из скважин 3 давление в газосборном кол лекторе 10 отклоняется (уменьшается) от наперед заданного значения. Выходной сигнал регулятора 9 давления, который воспринимает это отклонение, при этом изменяется (увеличивается). Сигнал от регулятора 9 давления проходит через блоки 8 ограничения сигнала и поступает на вход (как задание) регуляторов 5 расхода газа. .Пос ледние, воздействуя через открытые пневмоклапаны. 7 на исполнительные механизмы 6, изменяют проходные сече ния регулирующих органов, а соответс венно,и производительность газовых скважин 3 до тех пор, пока давление в газосборном коллекторе 10 не стане равным заданному. Блоки 8 ограничения сигнала настраиваются таким образом, что сигнал от регулятора 9 давления проходит че рез них к регуляторам 5 расхода газа без изменения только в том случае, когда величина этого сигнала не боль ше значения, соответствующего максимально допустимой производительности соответствующей скважинЬ 3. Если выходной сигнал регулятора 9 давления становится больше допустимых значений., установленных на блог. ках 8 ограничения сигнала, на выходе э.тих блоков остаются достоянные значения сигналов, соответствую-, Гщйе. максимально допустимым значениям йроизводительности соответствующих газовых скважин 3. Эти максимально-допустимые значения расхода газа и поддерживают автоматические регуляторы 5 расхода газов. При падении давления воздуха в пневмолинии 1 до 1,05-1,1 кгс/см ра ботоспособность системы, как показала экспериментальная проверка, прак тически не нарушается. При дальнейшем снижении давления питания усилие, раз виваемое им намембранномблоке 12 реле давления 11, становится меньше усилия, развиваемого сжатой пружиной .15 этого реле. Поэтому мембранный блок 12 реле давления 11 перемещает-ся вверх, открывая сопло 14 и закрывая сопло 13. Воздух из выходной линии реле давления 11, а также из ка|Меры yпpaвлeни Б пневмоклапана 7 через со.пло 14 и камеру А пневмореле, сбрасывается в атмосферу.. Под действием силы сжатия пружины 18, расположенной в камере В пневмоклапана 7, а его мембранный блок 16 перемещается вниз изакрывает сопло 17. Этим предотвращается выход возду|Ха из исполнительного механизма 6 при дальнейшем понижении и полном исчезновении давления питания Запомненное в исполнительном механизме 6 давление, как показала экспериментальная проверка, может оставаться практически неизменным в течение длительного времени (620 ч) . Таким образом, при понижении пи-гтания ниже допустимого значения или при полном исчезновении регулирующий орган исполнительного механизма 6 остае1тся в том же положении, в котором он был до момента понижения давления питания ниже допустимого значения. Благодаря жтому предотвращается нарушение Технологического режима добычи и подготовки газа. При восстановлении нормального давления питания (1,4±0,14 кгс/см) мембранный блок 12 реле давления 11 перемещается вниз, открывая сопло . 13 и закрывая сопло 14. Давление питания через сопло 13 поступает на выход реле давления 11 и в камеру управления Б пневмоклапана 7, мембранный блок 16 которого перемещается вверх и открывает сопло 17. При этом вход и,с пол ни тельного мет ., ханизма 6 соединяется с выходом регу лятора 5 расхода газа, система продолжает функционировать в нормальном режиме.Технико-экономические преимущества предлагаемой системы по сравнению с известной состоят в том, что обеспечивается нормальное протекание технологического процесса добычи и подготовки газа при аварийном кратковременном ( до 6-20 ч) исчезновении давления питания. ЭтЬ достигается благодаря тому, что регулирующие органы исполнительных механизмов, установленных на шлейфах газовых скважин при исчезновении давления питания не закрываются (как в известной системе), а остаются в первоначальном положа- . НИИ. В результате этого уменьшается время простоя скважин, что позволяет увеличить добычу газа и стабилизировать процесс его подготовки. Формула изобретения Автоматическая система регулирования производительности газовых скваин, включающая линию пневмопитания.

установленные на шлейфе каждой скважины датчик и регулятор . расхода газа связанный с исполнительным механизмом и с выходом соответствующего блока ограничения сигнала, регулятор давления газа, подключенный к газоЬборному коллектору,.о т л и ч а ю щ а я с я тем,что,с целью предотвращения нарушения технологичес-кого режима газового промысла при исчезновении пневмопитания,она снабжена п(по числу газовых скважин )пневмокл.1панами и п реле давления,входы которых соединены с линией пневмопитания,а выходы реле давления подключены ко

входам соответствующих пневмоклапанов,при этом выходы регуляторов расхода соединены с исполнительными механизмами через пневмоклапаны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автоматика и вычислительная техника на газовых прО1«ислах за рубежом. Сер. Газовое дело. М., ВНИИОЭНГ, 1966.

2; Тараненко В.Ф. Автоматическое управление установками низко-температурной сепарации газа. М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1973 (прототип).

ts