Автоматическое управление производительностью промысла

Основная задача автоматического управления производительностью газового промысла заключается в поддержании ее в соответствии с газопотреблением. Потребителями газа являются магистральные газопроводы, близлежащие населенные пункты и предприятия. Известно, что газопотребление носит нестационарный характер и различно в различные времена года, дни недели и часы суток. Необходимо оперативно согласовывать число материальных потоков во всех

звеньях добычи и потребления газа, управляя производительностью промысла.

Схема газосборной сети промысла изображена на рис. 4.2. Газ из скважины 1 по газовому шлейфу 2 поступает на сборный пун-кт (СП) I, II, ..., N через регулирующие штуцеры 3. После очистки в сепараторах 4, пройдя запорные задвижки 5, он собирается в коллекторе СП 6 и направляется в промысловый газосборный коллектор 7, имеющий длину LN, до первой компрессорной станции (КС).

За критерий оптимальности управления производительность ю газового промысла можно принять минимальные энергозатраты на сжатие газа. Это будет при максимальном давлении газа на входе в компрессорную

станцию.

Задача состоит в том, чтобы из множества

допустимых распределений нагрузок между сборными пунктами выбрать такую, которая может обеспечить заданную производительность промысла с наименьшими потерями давлений, поддерживать максимально допустимое давление в точке подключения первого СП к промысловому коллектору, обеспечить постоянное давление на входе компримирующих агрегатов, т. е. согласовывать производительность промысла с

количеством отбираемого магистральным газопроводом газа.

С целью стабилизации давления на выходе промыслового газосборного коллектора на промысле выделяют две группы скважин: скважины, дебит которых регулируют в целях компенсации внешних возмущений, и скважины, дебит которых поддерживают в течение длительного промежутка времени постоянным. Объединив регулируемые скважины на одном СП, получают регулируемый СП. Остальные СП с нерегулируемыми скважинами являются базовыми. Задача поддержания посто-янного давления в промысловом газосборном коллекторе ре-шается путем автоматического изменения производительности регулируемого СП. Если регулируемый СП не может компенси-ровать изменение отбора газа, то диспетчер промысла изменяет в допустимых пределах дебит базовых скважин, после чего вступает в действие автоматическая система изменения про-изводительности регулируемого СП.

Рис. 4.3. Схема автоматического управления производительностью регулируемого сборного пункта

Схема автоматического управления производительностью регулируемого СП изображена на рис. 4.3. Давление на выходе измеряется манометром с пневмопреобразователем 2а типа МП-П2, выходной сигнал которого поступает на автоматический пропорционально-интегральный регулятор 26 типа ПР321, установленный на вторичном регистрирующем приборе 2в типа ПВ10.13. Вторичный прибор снабжен переключателем на автоматическое и дистанционное управление ручным датчиком. При рассогласовании текущего и заданного значений давления ПИ-регулятор выдает корректирующий импульс параллельно на все системы автоматического регулирования дебита скважин. При помощи переключателя вторичного прибора 2в можно перейти на ручное управление, а при помощи ручного датчика – дистанционно изменить задание регулятором 1г дебита скважин. Система автоматического регулирования дебита скважины состоит из камерной диафрагмы 1а, дифманометра с пневмовыходом 16, блока извлечения квадратного корня 1в типа ПФ1.17, пропорционально-интегрального регулятора 1г типа ПР3.21, вторичного регистрирующего прибора 1к типа ПВ10.13, регулирующего штуцера 1л типа ШРП-1, прибора умножения сигнала на постоянный коэффициент (С) 1е типа ПФ1.9 и блока ограничения сигнала 1д типа ПП11.1. При помощи прибора 1е достигается требуемое соотношение между дебитами различных скважин. Если из всех скважин допускается одинаковый отбор газа, этот прибор исключают из системы. Блок ограничения сигнала 1д поддерживает дебит скважины в допустимых пределах. На рисунке показан один такой блок, но на практике устанавливают два: один для ограничения по максимуму, другой – по минимуму.

Системы могут работать в следующих режимах:

– Режим каскадного регулирования. Переключатель вторич-ного прибора 2в находится в положении «автоматическое», и система регулирования поддерживает заданное регулятором давления 26 значение расхода газа.

– Режим дистанционного управления производительностью СП. Переключатель прибора 2в находится в положении «ручное», и задание всем регуляторам расхода поступает от его ручного датчика.

– Режим автоматической стабилизации дебита отдельной скважины. Переключатель прибора 1к отключает регулятор дебита 1г от регулятора давления 26. Заданное значение расхода вводится в регулятор 1г при помощи датчика вторичного при-бора 1к. Регулятор поддерживает это значение расхода.

– Режим дистанционного управления регулирующим штуцером. Переключатель вторичного прибора 1к находится в положении «ручное». Выходной сигнал регулятора 1г отключен от регулирующего штуцера 1л, и последний управляется сигналом ручного задатчика прибора 1к. Возможность изменения режима делает систему гибкой и повышает ее надежность. При отказе отдельных элементов не прекращается функционирование системы в целом. Дебит скважин регулируют на базовых сборных пунктах при помощи систем, отличающихся от рассмотренной отсутствием регулятора давления 26, блоков 1е и 15. Заданные значения расхода газа устанавливаются оператором. Когда сборный пункт является необслуживаемым объектом, задание регуляторам устанавливается диспетчером промысла по системе телемеханики. Для этого сигнал, пришедший с диспетчерского пункта на контролируемый, при помощи электропневмопреобразователя преобразуется в пневматический сигнал и вводится в камеры задания регуляторов расхода. В остальном действие системы такое же.

Применяемый для регулирования дебита скважин исполнительный механизм – регулирующий штуцер ШРП-1 – состоит из проходного отверстия переменного сечения и мембранного пневмопривода (рис. 4.4.). Регулирующий штуцер рассчитан на давление 32 МПа и имеет условный проход100 мм. В корпусе 1 регулирующего устройства расположены вкладыши 3, 4 и заслонка. Вкладыш 3 неподвижен, а вкладыш 4 может совершать возвратно-поступательное движение вместе с за-слонкой 2. Уплотнение между вкладышем 3 и корпусом 1 выполнено резиновым кольцом. Так же выполнено уплотнение между заслонкой и вкладышем 3. Заслонка 2 перемещается в двух направляющих типа «ласточкина хвоста». Пневмопривод штуцера состоит из нижней 13 и верхней 14 крышек, между ко-торыми защемлена мембрана 15 штока 7. Нижний конец штока

связан с заслонкой 2, а верхний при помощи гайки 21 прикреп-лен к подвижной втулке 22 позиционера 23. Мембрана 15 рас-положена на диске 16, нижний торец которого опирается на подвижную втулку 22. На диске укреплен указатель 12, переме-щающийся при работе штуцера относительно неподвижной шкалы 11. Внутри цилиндра, приваренного к нижней крышке мембраны, между втулками 9 и 22 расположена пружина 10. Натяжение пружины регулируется резьбовой втулкой 9. Пневмопривод крепится к корпусу регулирующего устройства при помощи соединительной втулки 8, уплотненной резиновыми кольцами 5 и 6. На нижней крышке 13 закреплен позиционер 23. Шток позиционера упирается в диск 16. К позиционеру подводится воздух от автоматического регулятора. От позиционера через штуцер 20 управляющий сигнал рупосту-пает в надмембранную полость. Под действием этого давления мембрана развивает усилие, при котором перемещается вниз шток 7 с заслонкой 2 и вкладышем 3. При этом проходное сечение регулирующего штуцера уменьшается. Перемещение штока с заслонкой, а следовательно, и проходное сечение штуцера пропорционально значению управляющего давления. Регулирующий штуцер комплектуется сменными вкладышами, позволяющими изменять рабочий проход в диапазонах 30 – 21, 25 – 16, 20 – 11, 18 – 8 мм при изменении управляющего сигнала от 20 до 100 кПа. При отказе автоматического регулятора или ручного задатчика проходное сечение штуцера изменяется вручную вращением винта 18 (в резьбе крышки 19), который при этом нажимает на тарель 17, что приведет к перемещению штока 7 с заслонкой.

Рис. 4.4. Схема регулирующего штуцера ШРП-1

Для регулирования производительности высокодебитных скважин применяется регулирующий штуцер ШР-10, имеющий условный проход 200 мм. Этот штуцер также состоит из мембранного пневмопривода и регулирующего устройства. В качестве регулирующего устройства применена расположенная в корпусе заслонка, закрепленная на поворотном валу. Вал поворачивается пневмоприводом, действующим от управляющего пневмосигнала.