Андреев Е.Б., Ключников А.И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

та, достигающее 300. .350 г/м

. При высоких пластовых давлени

ях целесообразно для подготовки такого газа использовать метод

низкотемпературной сепарации.

Известно, что понижение температуры уменьшает влажность

вследствие конденсации влаги. Охлаждение газа на промысловых

установках производится за счёт использования его большого

давления путём редуцирования на дросселях и эжекторах. В за-

висимости от состава газа происходит его охлаждение на

3...4.5 °С на 1 МПа падения давления. С учётом утилизации хо-

лода потока осушенного газа в теплообменниках «газ - газ» уда-

ётся снизить температуру сырого газа до минус 20...25 °С.

Таким образом, процесс НТС сводится к охлаждению при-

родного газа с последующим разделением газоконденсатной сме-

си в сепараторе на жидкую и газовую фазы.

При снижении температуры газа и выделении влаги может

возникнуть нежелательный эффект, заключающийся в том, что

углеводородные газы, контактирующие с водой, при определен-

ных условиях могут образовывать кристаллогидраты. Предупре-

ждение образования кристаллогидратов в установках НТС осу-

ществляется путем ввода в поток газа ингибиторов, которые час-

тично поглощают водяные пары и переводят их вместе с водой в

смесь, которая обладает более низкой температурой гидратообра-

зования.

Газ от кустов эксплуатационных скважин поступает на уста-

новку НТС в здание переключающей арматуры, откуда через

общий коллектор распределяется по нескольким технологиче-

ским линиям низкотемпературной сепарации. Одна из техноло-

гических линий, как правило, находится в резерве.

На рис. 21.13 представлена блок-схема УКПГ, использующего

для подготовки газа метод низкотемпературной сепарации.

Для рассмотрения вопросов, связанных с автоматизацией тех-

Рис. 21.13. Блок-схема УКПГ на базе НТС

нологического процесса низкотемпературной сепарации, предла-

гается упрощённая схема с двухступенчатой предварительной

сепарацией (рис.. 21.14).

Газ по технологической линии поступает в сепаратор С-1 пер-

вой ступени. Далее газ последовательно проходит теплообменник

Т-1, сепаратор второй ступени С-2, теплообменник Т-2, дроссель

(эжектор) и низкотемпературный сепаратор С-3. Затем осушен-

ный и охлаждённый газ опять проходит теплообменники (Т-1 и

Т-2) для охлаждения сырого газа и поступает в магистральный

трубопровод.

Жидкость (углеводородный конденсат и вода с растворенным

в ней метанолом) из сепаратора С-1 поступает в разделительную

емкость Р-1. Водометанольный раствор (1 %) из разделителя Р-1

отводится в дренаж (с последующей закачкой в пласт), а конден-

сат после охлаждения в теплообменнике Т-3 впрыскивается в

поток газа перед низкотемпературным сепаратором С-3. Охлаж-

дение конденсата в Т-3 осуществляется холодным углеводо-

родным конденсатом, выделившимся в низкотемпературным се-

параторе.

Жидкость (углеводородный конденсат и вода с частично рас-

творенным метанолом) из сепаратора С-2 поступает в раздели-

тельную ёмкость Р-3, откуда водометанольный раствор (BMP

Рис. 21.14. Технологическая схема НТС

362

30 %) подаётся на площадку трапов, а смесь конденсата и воды

подаётся в разделительную ёмкость Р-2.

В разделительной ёмкости Р-2 происходит разделение кон-

денсата и метанольного раствора (BMP 70 %). Выделившийся в

Р-2 газ направляется в эжектор.

21.6. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

ПЕРВОЙ СТУПЕНИ СЕПАРАЦИИ

Функциональная схема автоматизации сепаратора С-1, тепло-

обменника Т-1 и разделительной ёмкости Р-1 приведена на

рис 21.15.

1. Измерение и регистрация температуры в сепараторе С-1.

2. Измерение и регистрация перепада давления в сепараторе.

Рис. 21.15. Функциональная схема автоматизации 1-й ступени сепарации

363

Предупредительная сигнализация при повышении перепада дав-

ления.

3. Регулирование уровня воды в сепараторе. Выбор режима

управления (ручной, автоматический). Измерение и регистрация

уровня воды, предупредительная сигнализация верхнего и ниж-

него уровня. Дистанционное управление клапаном.

4. Управление краном-отсекателем на выходе воды из сепара-

тора. При достижении предельно низкого уровня воды кран за-

крывается. Измерение и регистрация уровня воды, аварийная

сигнализация предельно низкого уровня. Дистанционное управ-

ление краном и сигнализация его состояния.

5. Регулирование уровня жидкости в сепараторе. Выбор ре-

жима управления (ручной, автоматический). Измерение и реги-

страция уровня воды, предупредительная сигнализация верхнего

и нижнего уровня. Дистанционное управление клапаном.

6. Управление краном-отсекателем на выходе жидкости из се-

паратора. При достижении предельно низкого уровня жидкости

кран закрывается. Измерение и регистрация уровня жидкости,

аварийная сигнализация предельно низкого уровня. Дистанцион-

ное управление краном и сигнализация его состояния.

7. Регулирование температуры на выходе теплообменника Т-1.

Выбор режима управления (ручной, автоматический). Измере-

ние, регистрация температуры. Дистанционное управление кла-

паном.

8. Регулирование давления в разделителе Р-1. Выбор режима

управления (ручной, автоматический). Измерение и регистрация

давления, предупредительная сигнализация повышения давления.

Дистанционное управление клапаном.

9. Регулирование уровня воды в разделителе Р-1. Выбор ре-

жима управления (ручной, автоматический). Измерение и реги-

страция уровня воды, предупредительная сигнализация верхнего

и нижнего уровня. Дистанционное управление клапаном.

10. Регулирование уровня конденсата в разделителе Р-1.

Выбор режима управления (ручной, автоматический). Измерение

и регистрация уровня воды, предупредительная сигнализа-

ция верхнего и нижнего уровня. Дистанционное управление кла-

паном.

21.7. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СЕПАРАТОРА

Функциональная схема автоматизации низкотемператур-

ного сепаратора С-3 и разделительной ёмкости Р-2 приведена на

рис 21.16.

364

Рис. 21.16. Функциональная схема автоматизации низкотемпературного сепа-

ратора

1. Измерение давления в сепараторе С-3, аварийная сигнали-

зация предельно низкого и высокого давления, блокировка по

предельно низкому давлению.

2. Измерение и регистрация температуры в сепараторе С-1.

3. Регулирование уровня жидкости в сепараторе С-3. Выбор

режима управления (ручной, автоматический). Измерение и ре-

гистрация уровня воды, сигнализация верхнего и нижнего уров-

ня. Дистанционное управление клапаном.

4. Блокировка по уровню жидкости в сепараторе. Если уро-

вень жидкости меньше допустимого, то кран закрывается. Ава-

рийная сигнализация предельно низкого уровня. Дистанционное

управление краном и сигнализация его состояния.

5. Измерение перепада давления в сепараторе С-3, аварийная

сигнализация предельно высокого перепада давления.

6. Регулирование давления газа перед сепаратором С-3. Выбор

режима управления (ручной, автоматический). Измерение и ре-

гистрация давления, дистанционное управление клапаном.

365

7. Регулирование давления газа на выходе Р-2 (перед эжекто-

ром). Выбор режима управления (ручной, автоматический). Из-

мерение и регистрация давления, дистанционное управление

клапаном

8. Позиционное регулирование уровня водометанольного рас-

твора в Р-2.

9. Измерение и аварийная сигнализация предельно низкого

уровня. Регулирование уровня конденсата в Р-2. Измерение, ре-

гистрация, аварийная сигнализация нижнего и верхнего уровня.

Дистанционное управление клапаном.

10. Измерение и регистрация расхода конденсата на выходе

Р-2.

Глава 22

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

ДОБЫЧИ И ПОДГОТОВКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

С середины 90-х годов 20-го века стали появляться решения

по автоматизации газовых скважин, основанные на современных

программно-технических средствах. Ниже рассмотрены две сис-

темы телемеханики для электрифицированных и неэлектрифи-

цированных кустов газовых скважин.

22.1. СИСТЕМА ТЕЛЕМЕХАНИКИ КУСТОВ

ГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА БАЗЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

ФИРМЫ BRISTOL BABCOCK

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫСЛА

Основные характеристики УКПГ:

• Эксплуатационный фонд скважин - 24.

• Количество кустов - 7.

• Избыточное давление перед диафрагмой - 6,0 МПа.

• Температура перед диафрагмой - плюс 10 °С.

• Максимальный дебит скважины - около 20 000 м

/ч.

Для предотвращения гидратообразования в выкидные линии

скважин предусмотрена подача метанола с УКПГ-10.

Объём телемеханизации кустов газовых скважин:

- телеизмерение давления газа на скважине;

366

Таблица 22.1

Объект

Тип сигнала

Объект

Аналоговые

Дискретные

Объект

АО

Кусты газовых скважин

93 7

Метаноло- и газопроводы

46 42

Итого

117

60 49

Общее количество сигналов

233

- телеизмерение перепада давления газа на сужающем уст-

ройстве;

- телеизмерение температуры газа на скважине;

- телеизмерение напряжения, тока СКЗ и уровня защитного

потенциала куста;

- телеизмерение потребляемой электроэнергии СКЗ;

- телесигнализация температуры в блок-боксе ТМ;

- телесигнализация открытия двери блок-бокса;

- телесигнализация отсутствия напряжения питания 220 В;

- телесигнализация разряда аккумуляторных батарей устрой-

ства бесперебойного питания.

Общий объём телемеханизации (автоматизации) кустов

скважин, газосборной сети и метанолопроводов приведен в

табл. 22.1.

НАЗНАЧЕНИЕ И ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ

Система телемеханики предназначена для обеспечения опера-

тивного контроля состояния технологических объектов кустов

газовых скважин, а также автоматизированного управления ими

с пункта управления на УКПГ.

Система телемеханики обеспечивает:

- циклический сбор данных телеизмерений кустов газовых

скважин;

- контроль и регистрацию предупредительной и аварийной

телесигнализации технологических объектов;

- задание уставок телеизмерений с пункта управления на

УКПГ;

- вычисление дебита скважин;

- контроль параметров и режимов работы СКЗ;

- охранную сигнализацию блок-боксов.

Основными целями создания СТМ являются:

- обеспечение управления технологическим оборудованием

кустов газовых скважин в нормальных, переходных и аварийных

режимах работы;

367

- обеспечение персонала достаточной, достоверной и своевре-

менной информацией о ходе технологического процесса и со-

стоянии технологического оборудования кустов газовых скважин

для ведения оперативного управления;

- повышение эксплуатационной надежности кустов газовых

скважин;

- сокращение ошибок оперативного персонала.

СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕЛЕМЕХАНИКИ

(рис. 22.1)

Комплекс технических средств телемеханики имеет в своем

составе:

- пункт управления (ПУ) - 1;

- концентратор данных (КД) - 1;

Рис. 22.1. Структура комплекса технических средств:

БД - база данных; Д - датчик давления; ДР - датчик давления и расхода

Teletrans; ТИ - телеизмерение; ТС - телесигнализация

368

- контролируемый пункт (КП) куста газовых скважин - 7;

- установка измерения дебита скважины на базе многопара-

метрического датчика Teletrans 3508-ЗОС - 24 (на каждой сква-

жине).

• В комплект установки измерения дебита скважины входят:

- многопараметрический датчик Teletrans 3508-ЗОС, обеспе-

чивающий измерение перепада давления газа на сужающем уст-

ройстве и избыточного давления газа (для подключения внешне-

го термопреобразователя сопротивления на датчике имеются

клеммы);

- вентильный блок, обеспечивающий подключение датчика

Teletrans 3508-ЗОС к сужающему устройству;

- поверхностный термопреобразователь сопротивления для

измерения температуры газа;

- шкаф с термообогревом, предназначенный для защиты обо-

рудования установки измерения дебита скважины от внешней

среды и предотвращения гидратообразования в импульсных

трубках.

Датчик Teletrans 3508-ЗОС обеспечивает перевод измерен-

ных параметров (перепад давления, избыточное давление, темпе-

ратура газа) в цифровой вид и вместе с внутренней диагностиче-

ской информацией передает в контролируемый пункт куста

скважин.

Подключение датчика Teletrans 3508-ЗОС к контролируемому

пункту осуществляется с помощью двухпроводной линии, по ко-

торой подаётся питание на датчик и одновременно передается

информация в цифровом виде.

• Контролируемый пункт. Основой КП является контроллер

DPC3330 компании Bristol Babcock. Контроллер DPC3330 вы-

полняет следующие функции:

- опрос датчиков Teletrans 3508-ЗОС установок измерения де-

бита скважины;

- сбор информации с датчиков телеизмерений (параметры

СКЗ);

- сбор информации с датчиков телесигнализаций;

- первичная обработка информации;

- расчет дебита скважины и суммарного расхода по кусту га-

зовых скважин;

- обмен информацией с концентратором данных системы те-

лемеханики.

Подключение датчиков телеизмерений к контроллеру осуще-

ствляется через клеммник ТВЗ. Подключение датчиков телесиг-

нализаций осуществляется к клеммнику ТВ2 (технические ха-

рактеристики контроллера DPC3330 см в соответствующем раз-

деле).

369

— 1786

КП содержит два независимых источника бесперебойного пи-

тания:

- источник бесперебойного питания 12 В, предназначенный

для питания радиомодема;

- источник бесперебойного питания 24 В, предназначенный

для питания контроллера DPC3330, датчиков Teletrans 3508-ЗОС,

датчиков телеизмерений и телесигнализаций.

Источник бесперебойного питания 12 В включает в свой со-

став источник питания 12 В и аккумулятор. Источник беспере-

бойного питания 24 В также включает в свой состав источник

питания 24 В и аккумулятор. Этот источник снабжен интер-

фейсным модулем, который вырабатывает сигналы «Отсутствие

220 В, 50 Гц» и «Разряд аккумуляторов». Сигнал «Отсутствие

220 В, 50 Гц» означает отсутствие первичного напряжения 220 В,

50 Гц или отказ источника питания. Сигнал «Разряд аккумуля-

торов» выставляется в активное состояние, когда напряжение

аккумуляторных батарей становится ниже нормы (11,0...11,5 В).

Для предотвращения глубокого разряда аккумуляторов в слу-

чае отсутствия напряжения питания 220 В, 50 Гц в обоих источ-

никах бесперебойного питания предусмотрена схема отключения

аккумуляторов.

• Концентратор данных. Основой концентратора данных яв-

ляется также контроллер DPC3330. Контроллер реализует сле-

дующие функции:

- опрос нижележащих узлов - контролируемых пунктов кус-

тов газовых скважин;

- хранение данных, полученных от нижележащих узлов;

- обмен информацией с вышестоящей ИУС по протоколу

MODBUS;

- обмен информацией с пунктом управления (ПУ) системы

телемеханики;

- управление радиомодемом.

Для связи с контролируемыми пунктами кустов газовых

скважин в концентраторе данных предусмотрен радиомодем.

Связь между контроллером DPC3330 и радиомодемом осуществ-

ляется по кабелю RS-232.

Для связи с пунктом управления системы телемеханики и с

вышестоящей АСУТП в концентраторе данных предусмотрены

модемы ограниченной дальности.

Питание оборудования концентратора данных осуществляется

от источника бесперебойного питания, включающего источник

питания 12 В и аккумулятор.

Для обеспечения удобного подключения портативного компь-

ютера в концентраторе данных предусмотрена розетка 220 В,

50 Гц.

370