Устройство для управления Советский патент 1981 года по МПК G05B19/403 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при технической реализации систем управления технологическими процессами в нефтегазовой промьшшенности и других отраслях народного хозяйства, в частности для регулирования подачи газа в газлифтные скважины, подключенные к автоматизированным групповым установкам типа Спутник.

Известно устройство для управления технологическими процессами, которое может быть использовано при технической реализации следящих, программных систем и систем стабилизации различных технологических процессов l

Однако такое устройство не учитывает тех особенностей, которые имеют место при управлении газлифтными скважинами.

Наиболее близким по технической сущности кпредлагаемому является устройство автоматического управления газлифтными скважинами на ГРБ, содержгицее узел времени, генерато15, регистр опроса, многоходовой переключатель сквсцки.н, узел , цепь коммутирующих ключей, первую и вторую

схемы И, измерители количеств жидкости и газа, измерители давления и температуры и узел сравнения 2 ,

Однако известное устройство автоматического управления газлифтными скважинами предназначено только для стабилизации величины перепада давления (расхода закачиваемого в скважины газа) на измерительной диафраг10ме рабочей линии (линии закачки газа) каждой скважины без учета изменений режима работы скважин во времени, обусловленных суточными колебаниями давления в системе газлифта и

15 газосбора, перепусками и остановками соседних скважин, ростом обводненности продукции и т.д. Кроме этого, требуется наличие измерителей перепгща давления (расхода закачиваемого газа

20 в скважины) на рабочей линии каждой скважины.

Цель изобретения - повышение эф- фективности эксплуатации газлифтных скважин точности работы устройства.

25

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, таймер, и регистр, первый выход которого подключен к первым входам

30 блока памяти и блока сравнения, первый выход которого соединен со вторым входом блока памяти, а второй выход - с первым входом блока ключей второй вход которого подключен к треть-: ему входу блока памяти и первому выходу переключателя, второй вход которого подключен ко входам узла измере ния, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, введены задатчик временного интер вала, управляющий триггер, первый и второй счетчики и вычислительный бло выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, первые входыко вторым выходам регистра, второй вход - к выходу блока памяти, третий и четвертый входы - к первым выходам соответственно первого и второго счетчиков, первые входы которых соединены с третьими выходами регист ра, вторые входы - с четвертым выходом регистра, а третьи входы - с выхо дами соответствующих элементов И, вт рые входы которых подключены к выходу управляющего триггера, соединенно го первым входом с пятым выходом регистра и первым входом задатчика вре менного интервала, выход которого подключен ко второму входу управляющего триггера, а второй вход - ко второму выходу таймера и первому вхо ду переключателя, вторыевходы котор го являются входами устройства, выходы блока ключей являются выходами устройства. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит таймер 1, генератор 2 импульсов, регистр 3, пере ключатель 4, задатчик 5 временного интервала, блок 6 памяти, блок 7 клю чей, управляющий триггер 8, первый 9 и второй 10 элементы И, узел 11 измерения, первый 12 и второй 13 счетчики, вычислительный блок 14, блок 15 сравнения, блоки измерения температуры 16, давления 17, количества газа 18 и количества жидкости 19. Устройство работает следующим образом. Начало цикла регулирования начина ется при появлении очередного тактового сигнала с одного из выходов тай мера 1 , который при поступлении на его вход импул ьсов с выхода генерато ра 2 осуществляет формирование тактовыЬссигналов и сигналов циклическо го пуска регистра 3 и переключателя 4 При фом тактовый сигнал с выхода таймера 1 одновременно поступает на входы задатчика 5 временного интервала и переключателя 4. Переключатель 4 выводит очередную скважину на измерение, подготавливает цепи считы вания с блока 6 памяти значений уставки и постоянных коэффициентов оче редного объекта (скважины), а также блок 7 ключей для выдачи управляющего воздействия на соответствующий исполнительный элемент. При этом задатчик 5 временного интервала с задержкой времени, равной 0,6-1 ч (время коррекции, необходимое для устранения влияния переходных процессов, возникающих при переключении скважин на измерение, на точность измерения) вырабатывает первый одиночный импульс, который поступает на вход установки в 1 триггера 8. Триггер 8 переводится в состояние 1 и сигнал 1 с его выхода подается на объединенные входы первого 9 и второго 10 элементов И. Измерительная информация с выходов измерителя 19 количества жидкости и измерителя 18 количества газа в виде последовательности -импульсов (ка5адый импульс представляет из себя зн.ачение измеряемого параметра в именованных единицах, например м , т или соответствующая доля от этих единиц) начинает поступать через первый 9 и второй 10 элементы И на счетчики 12 и 13 соответственно. Причем измеренное количество газа в рабочих условиях автоматически приводится к нормальным условиям ( t 20с и Р 0,1 МПа) во вторичном блоке измерителя 18 количества газа по результатам непрерывных измерений давления (Р) измерителем 17 давления и измерителем температуры 16. Время накопления результатов измерений в счетчиках 12 и 13 количеств жидкости и газа устанавливается задатчиком 5, который вырабатывает второй одиночный импульс через определенное время после появления первого одиночного импульса. Второй одиночный импульс поступает на входы регистра 3 и триггера 8„ При этом в память регистра 3 записывается логическая 1, и триггер 8 переводится в состояние О. С выхода триггера 8 сигнал О поступает на объединенные входы первог6 9 и второго 10 элементов И, запрещая тем самым прохождение измерительных импульсов с измерителей 18 и 19 на входы счетчиков 12 и 13. С поступлением тактовых сигналов с таймера 1 происходит последовательный сдвиг логической 1 в регистре 3; который запускает в работу вычислительный блок 14 и производит считывание накопленных результатов измерений на счетчиках 12 и 13, а также постоянных коэффициентов для данной скважины с блока 6 пс1мяти и вводит их в. вычислительный блок 14. При этом вычислительный блок 14 производит вычислительные операции по следующему алгоритму VM V(l-W).k Ч V{- Vr-УнГф V;, -. V- R - измеренное количество жидкости, Уц - количество нефти, V - общее измеренное количество газа, v(- - количество газа, закачиваемое в скважину, - К - текущее значение удельно го расхода газа, расходу емого на добычу 1 м жид кости, м l,W,Гф - постоянные коэффициенты для данной сквг1жины: К поправочный множитель, учитывающий влияние на погрешность измерения ко . личества жидкости остаточного газосодержания, температуры, вязкости, W - коэффициент обводненности продукции скважины (в долях единицы) , Гф - газовый фактор, т.е. количе ство попутного газа, приходя щееся на 1 м нефти, отсепа рированной в рабочих услови ях, . Указанные коэффициенты определяют ся и периодически уточняются для каждой скважины в отдельности путем отбора и анализа проб продукции сква жин и вводятся в блок 6 памяти. Далее результат вычисления текущего значения удельного расхода газа (R) с.блока 14 выдается на блок 15 сравнения. Одновременно на другие входы узла сравнения поступает значе ние уставки удельного расхода газа (R) для данной скважины. При этом производится сравнение текущего значе ния R с уставкой R и вырабатывается один из сигналов Норма, Больше или МенЫие. Если выработан сигнал Норма, управляющее воздействие на исполнительный орган, блок 7 не посылается. Сигналом с регистра 3 сбрасываются в О счетчики 12 и 13, вычислительный блок 14. При появлении очередного тактового импульса с таймера 1 переключается переключател 4, и очередная газлифтная скважина выводится на режим измерения и регулирования. Если выработан сигнал Больше или Меньше кратковременно посылается управляющее воздействие на исполнительный орган. Причем управляющее воздействие вызывает срабатывание исполнительного органа дискретно (на один шаг), при этом расход закачиваемого в скважину газа из меняется (увеличивается или уменьшается) также дискретно на определенную величину. Одновременно сигнешом с регистра 3 сбрасываются в О счет чики 12 и 13, вычислительный блок 14. На этом процесс регулирования для данной скважины заканчивается. Это связано с тем, что режим работы скважины после изменения расхода закачиваемого газа не может измениться мгновенно..Процесс восстановления 7установившегося режима работы скважины может длиться продолжительное время и поэтому дальнейшие измерении на данной скважине.нецелесообразны. - При появлении очередного тактового сигнала с таймера 1 переключается переключатель 4, выводит очередную газлифтную скважину на измерение, подготавливает цепи считывания с блока 6 памяти значений уставки и по1СТОЯННЫХ коэффициентов очередной газлифтной скважины, а также блок 7 ключей для вьщачи управляющего воздействия на соответствующий исполнительный орган. Производится измерение и накопление значений параметров газлифтной скважины, вычисление текущего значения регулируемого параметра (удельного расхода закачиваемого газа) , и процесс регулирования повторяется . Таким же образом процесс регулирования продолжается до последнего объекта (сквеикины). После этого начинается следующий цикл регулирования подачи газа в газлифтные скважины. Использование дополнительных элементов и связей обеспечивает управление газлифтными скважинами, используя только имеющиеся на автоматизированных групповых установках измерители количеств жидкости и газа и не измеряя при этом непосредственно на газораспределительных батареях количество газа, закачиваемое в каждую газлифтную скважину. При этом сокращается количество измерителей газа и расходы на их обслуживание и метрологическое обеспечение. Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства достигается за счет экономии расхода газа, закачиваемого в газлифтные скважины, стабилизации дебита скважин, упрощения схемы устройства газораспределительных батарей и облегчения их обслуживания . Формула изобретения Устрюйство для управления, содерЖсццее последовательно соединённые генератор импульсов, таймер и регистр, первый выход которого подключен к первым входам блока памяти и блока сравнения, первый выход которого соединен со вторьш входом блока памяти, а второй выход - с первым входом блока ключей, второй вход которюго подключен к третьему входу блока памяти и первому выходу переключателя, второй вход которого подключен ко входам узла измерения, первый и второй выходы которбго соединены соответственно с первьв4и- входами первого и второго элементов И, отличающееся тем что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены задатчик временного интервала управляющий триггер, первый и второй счетчики и вычислительный блок, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, первые входы - ко вторалм выходам регистра, второй вход - к выходу блока памяти, тре тий и четвертый входы - к первым выходам соответственно первого и второго счетчиков, первые входы которых соединены с третьими выходами регистра, вторые входы - с четвертым выходом регистра, а третьи входы - с выхо двалк соответствующих элементов И, вто рые входы которых подключены к выходу управляющего триггера, соединенного первым входом с пятым выходом регистра и первым входом задатчика временного интервала, выход которого подключен ко второму входу управляющего триггера, а второй вход - ко второму выходу таймера и первому входу переключателя, вторые входы которого являются входами устройства, выходы блока ключей являются выходами устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 538339, кл. G 05 В 11/01, 1975. 2.Абдуллаев А.А. и др. Устройство автоматического управления газлифтными скважинами на ГРБ-РНТС ВНИНОЭНТ. Сер. Автоматизация ителемеханизация нефтяной промышленности, 1976, № 9 (прототип).