RU2743690C1 - Method for automatic load distribution between low-temperature gas separation lines with turbo-expander units at gas treatment facilities of northern russia - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to production and preparation of natural gas of Valanginian deposits (hereinafter - natural gas) to long-distance transport at complex gas treatment plants (CGTP) of oil and gas condensate fields (OGCF) of Northern Russia. Proposed method comprises monitoring by means of automatic process control system (APCS) of CGTP by a number of parameters. Among them is the flow of dried gas supplied to the main gas pipeline (MGP) and consumption of unstable gas condensate (UGC) supplied to the main condensate line (MCL). APCS maintains temperature of gas separation in each low-temperature separator and controls mode of its operation by changing degree of adiabatic expansion of gas with performance of external mechanical work in turboexpander unit (TEU), standing in front of each low-temperature separator. APCS, having received the task by the CGTP UGC production volume, it executes with the help of the proportional-integral-differentiating (PID) regulator the UGC flow rate maintenance in the MCL based on the APCS. At the SP setting input of this PID controller, the APCS sends the dispatcher setting signal, and simultaneously to its feedback input PV supplies the UGC current flow signal to the MCL. Comparing the reference and the current flow rate of the UGC, this PID controller generates, at its output CV, a setting signal which supplies the PID control inputs of the PID regulators of all LTS TL gas to the input of the SP, which are also implemented based on APCS. And to the PV feedback input of these PID-controllers APCS sends a signal of actual flow of dried gas to CGTP -V. Also, at the input of CV of PID-controllers of each LTS TL, a signal of the coefficient of the proportionality factor C_{p_i}, (where i is the LTS TL number), which determines the degree of action of this PID-controller on the control valve (CV) of the gas flow rate through it LTS TL. Value of the coefficient of proportionality C_{p_i} is determined individually for each LTS TL by its unit for calculating the proportionality coefficient depending on the speed of rotation of the TEU rotor, which is recorded by the ACS with the help of a rotor rpm sensor. Application of this method allows to ensure the specified degree of UGC extraction from natural gas to CGTP at stages of constant, falling and finishing stages of OGCF operation at compliance with norms and restrictions on process technological parameters, which are set by process procedure of the installation.

EFFECT: preset quality of natural gas and gas condensate treatment for long-distance transport is ensured by taking into account actual condition of CGTP equipment.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи и подготовки природного газа валанжинских залежей (далее природный газ) к дальнему транспорту на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) Севера РФ.The invention relates to the field of production and preparation of natural gas from Valanginian deposits (hereinafter natural gas) for long-distance transport at integrated gas treatment units (CTP) of oil and gas condensate fields (NGKM) in the North of the Russian Federation.

На НГКМ Севера РФ производится разработка валанжинских залежей, расположенных на глубине порядка 3500÷3600 м, пластовый газ которых содержит значительное количество конденсата, достигающее 300÷350 г/куб метр [см., например, стр. 360, Андреев Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа: учебное пособие для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. - 399 с.]. Подготовка газа валанжинских залежей к дальнему транспорту на НГКМ севера РФ осуществляют методом низкотемпературной сепарации (НТС) или низкотемпературной абсорбции (НТА), которые сводятся к охлаждению природного газа с последующим разделением газоконденсатной смеси на жидкую и газовую фазу.At the oil and gas condensate field of the North of the Russian Federation, the Valanginian deposits are being developed, located at a depth of about 3500 ÷ 3600 m, the formation gas of which contains a significant amount of condensate, reaching 300 ÷ 350 g / cubic meter [see, for example, p. 360, Andreev E.B. and other Automation of technological processes of oil and gas production and preparation: textbook for universities. - M .: LLC "Nedra-Business Center", 2008. - 399 p.]. The preparation of gas from Valanginian deposits for long-distance transport at the oil and gas condensate field in the north of the Russian Federation is carried out by the method of low-temperature separation (LTS) or low-temperature absorption (LTS), which are reduced to cooling natural gas with subsequent separation of the gas-condensate mixture into a liquid and a gas phase.

Технология промысловой обработки природных газов НГКМ севера РФ характеризуется низкой степенью извлечения жидких углеводородов: этана - около 10, пропан-бутанов - 30, компонентов тяжелых углеводородов С_5+в - 95 мас.% от их потенциального содержания в пластовом газе [например, см. стр. 371, Гриценко А.И. и др. Сбор, промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 1999. - 473 с.]. Относительно низкий уровень извлечения углеводородов в промысловых условиях НГКМ Севера РФ создал возможности широкого применения технологического процесса НТС на температурном уровне до минус 30°С на УКПГ [например, см. 371-403, Гриценко А.И. и др. Сбор, промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 1999. - 473 с.].The technology of field processing of natural gases from oil and gas condensate fields in the north of the Russian Federation is characterized by a low degree of recovery of liquid hydrocarbons: ethane - about 10, propane-butanes - 30, heavy hydrocarbon components С _{5 + в} - 95 wt.% Of their potential content in reservoir gas [for example, see. p. 371, Gritsenko A.I. and other Collection, field preparation of gas in the northern fields of Russia. - M .: JSC "Publishing house" Nedra ", 1999. - 473 p.]. The relatively low level of hydrocarbon recovery in the field conditions of the oil and gas condensate field of the North of the Russian Federation has created the possibility of widespread use of the LTS technological process at temperatures up to minus 30 ° С at the gas processing plant [for example, see 371-403, Gritsenko A.I. and other Collection, field preparation of gas in the northern fields of Russia. - M .: JSC "Publishing house" Nedra ", 1999. - 473 p.].

На УКПГ природный газ осушается по влаге и углеводородам до определенных кондиций в соответствии с требованиями и нормами для природного газа холодной климатической зоны по ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам», а конденсат газовый нестабильный (товарный) по СТО Газпром 5.11-2008 «Конденсат газовый нестабильный». Для соблюдения норм и требований этих регламентирующих документов температура в низкотемпературном сепараторе должна поддерживаться на уровне минус 23-30°С. Она же необходима для получения температуры осушаемого газа на выходе УКПГ близкой к температуре грунта чтобы в условиях Севера обеспечить стационарное состояние системы трубопровод - многолетнемерзлые породы [например, см. стр. 778, Вяхирев Р.И., Гриценко А.И., Тер-Саркисов P.M. Разработка и эксплуатация газовых месторождений. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - 880 с.].At the GPP, natural gas is dried for moisture and hydrocarbons to certain conditions in accordance with the requirements and standards for natural gas in a cold climatic zone according to OST 51.40-93 "Natural combustible gases supplied and transported through main gas pipelines", and unstable gas condensate (commercial) according to STO Gazprom 5.11-2008 “Unstable gas condensate”. To comply with the norms and requirements of these regulatory documents, the temperature in the low-temperature separator must be maintained at a level of minus 23-30 ° C. It is also necessary to obtain the temperature of the dried gas at the CGTP outlet close to the ground temperature in order to ensure the steady state of the pipeline system - permafrost in the North [for example, see p. 778, Vyakhirev R.I., Gritsenko A.I., Ter- Sarkisov PM Development and operation of gas fields. - M .: LLC "Nedra-Business Center", 2002. - 880 p.].

Для получения низких температур в УКПГ используют пластовую энергию природного газа или его искусственное охлаждение. В первом случае температура природного газа понижается в результате адиабатического расширения (дросселирования), во втором - за счет внешних источников холода - аппаратов воздушного охлаждения (АВО) и турбодетандерных агрегатов (ТДА). Как известно, в условиях постоянной, падающей и завершающей стадий эксплуатации НГКМ, как правило, для получения холода на УКПГ используют внешние источники - АВО (в холодный период года) и ТДА (в теплый период года).To obtain low temperatures, the gas treatment plant uses reservoir energy of natural gas or its artificial cooling. In the first case, the temperature of natural gas decreases as a result of adiabatic expansion (throttling), in the second - due to external sources of cold - air coolers (AVO) and turboexpander units (TDA). As you know, in the conditions of constant, falling and final stages of operation of the oil and gas condensate field, as a rule, external sources are used to obtain cold at the gas processing plant - AVO (in the cold season) and TDA (in the warm season).

Холодный период года, т.е. низкая температура окружающей среды - длится с октября по май месяц и позволяет использовать АВО для охлаждения природного газа на УКПГ, эксплуатируемых в северных районах РФ. Однако, в теплый период года - с мая по октябрь, максимальная температура окружающей среды может доходить до +24 - +35°С (такие случаи отмечаются во второй половине июля - в первой декаде августа) [например, см. стр. 49, Ананенков А.Г. и др. АСУ ТП газопромысловых объектов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. - 343 с.]. В этот период невозможно использование АВО в качестве внешнего источника холода при подготовке природного газа к дальнему транспорту на УКПГ. Поэтому в теплый период года широко используют ТДА для охлаждения природного газа на УКПГ.Cold period of the year, i.e. low ambient temperature - lasts from October to May and allows the use of AVO to cool natural gas at the gas processing plant operated in the northern regions of the Russian Federation. However, during the warm period of the year - from May to October, the maximum ambient temperature can reach + 24 - + 35 ° С (such cases are observed in the second half of July - in the first decade of August) [for example, see p. 49, Ananenkov A.G. and other ACS TP of gas production facilities. - M .: LLC "Nedra-Business Center", 2003. - 343 p.]. During this period, it is impossible to use AVO as an external source of cold when preparing natural gas for long-distance transport at the GPP. Therefore, in the warm season, TDA is widely used to cool natural gas at the gas processing plant.

Технологический процесс сбора и подготовки природного газа к дальнему транспорту предусматривает его подачу от кустов эксплуатационных скважин в здание переключающей арматуры УКПГ. Из него, через общий коллектор, добытый газ распределяется по нескольким (до 8, а в перспективе - и более) идентичным технологическим линиям (ТЛ) НТС газа [см. стр. 361, Андреев Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа: учебное пособие для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. - 399 с.]. Например, на Заполярном НГКМ в УКПГ используются по четыре ТЛ НТС газа.The technological process of collecting and preparing natural gas for long-distance transport provides for its supply from the clusters of production wells to the switching valve building of the UKPG. From it, through a common collector, the produced gas is distributed over several (up to 8, and in the future - and more) identical technological lines (TL) of LTS gas [see. p. 361, Andreev E.B. and other Automation of technological processes of oil and gas production and preparation: textbook for universities. - M .: LLC "Nedra-Business Center", 2008. - 399 p.]. For example, at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field, the gas treatment plant uses four TL LTS of gas.

В процессе эксплуатации по разным причинам, например, из-за залповых выбросов воды и пескопроявления в скважинах, возникающих при добыче природного газа, из-за коррозии оборудования и т.д., происходит изменение состояния оборудования ТЛ НТС, в том числе ухудшается качество работы сепараторов. В результате увеличивает унос капельной жидкости и механических примесей, что приводит к снижению эффективности работы рекуперативных теплообменников (ТО) из-за загрязнения поверхности их теплообменных труб, т.е. снижается их термический коэффициент полезного действия. Образование гидратных и иных отложений в аппаратах УКПГ приводит к изменению перепада давления в них, что в конечном итоге, также сказывается на эффективности их работы.During operation, for various reasons, for example, due to burst outbursts of water and sand production in wells arising from the production of natural gas, due to corrosion of equipment, etc., the state of the equipment of the TL NTS changes, including the deterioration of the quality of work. separators. As a result, the entrainment of dropping liquid and mechanical impurities increases, which leads to a decrease in the efficiency of recuperative heat exchangers (HE) due to contamination of the surface of their heat exchange tubes, i.e. their thermal efficiency decreases. The formation of hydrate and other deposits in the units of the UKPG leads to a change in the pressure drop in them, which ultimately also affects the efficiency of their work.

Очевидно, что изменение состояния оборудования ТЛ НТС на УКПГ протекает не одинаково. Поэтому фактическое состояние оборудования ТЛ НТС по работоспособности будут отличаться друг от друга. Следовательно, для повышения эффективности процесса подготовки природного газа к дальнему транспорту распределение нагрузки между ТЛ НТС УКПГ в реальном режиме работы должно проводиться с учетом фактического состояния каждой линий. Это позволяет значительно повысить качество подготовки природного газа к дальнему транспорту при соблюдении норм и ограничений технологического регламента УКПГ.It is obvious that the change in the state of the equipment of TL LTS at the GPP does not proceed in the same way. Therefore, the actual state of the equipment of TL NTS in terms of operability will differ from each other. Consequently, in order to increase the efficiency of the process of preparing natural gas for long-distance transport, the distribution of the load between the TL NTS of the UKPG in real mode of operation should be carried out taking into account the actual state of each line. This makes it possible to significantly improve the quality of natural gas preparation for long-distance transport while observing the norms and limitations of the process regulations of the UKPG.

На качество товарной продукции при процессе НТС существенное влияние оказывает изменение температуры в низкотемпературном сепараторе [например, см., А.В. Кравцов и др. Анализ влияния технологических параметров и оптимизация процессов низкотемпературной сепарации. Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 315. №3, стр. 57-60]. Поэтому, при подготовке природного газа к дальнему транспорту, поддержание заданной температуры в низкотемпературном сепараторе, регламентируемое технологическим регламентом УКПГ, имеет первостепенное значение. Т.е. для получения нестабильного газового конденсата (НТК) на выходе УКПГ с заданными характеристиками необходимо строго соблюдать температурный режим работы низкотемпературного сепаратора в рамках уставок, предусмотренных технологическим регламентом установки. Это связано с тем, что снижение температуры в низкотемпературном сепараторе ниже минимальной уставки Т_мин вызовет выделение легких фракций конденсата, что может привести к проблемам при его транспортировке, а повышение температуры в нем выше максимальной уставки Т_макс приведет к неоправданным потерям конденсата.The quality of marketable products during the LTS process is significantly influenced by the change in temperature in the low-temperature separator [for example, see A.V. Kravtsov et al. Analysis of the influence of technological parameters and optimization of low-temperature separation processes. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2009. T. 315. No. 3, pp. 57-60]. Therefore, when preparing natural gas for long-distance transport, maintaining the set temperature in the low-temperature separator, regulated by the technological regulations of the UKPG, is of paramount importance. Those. to obtain unstable gas condensate (NTK) at the outlet of the gas treatment plant with the specified characteristics, it is necessary to strictly observe the operating temperature of the low-temperature separator within the limits of the settings provided for by the technological regulations of the unit. This is due to the fact that lowering the temperature in the low-temperature separator below the minimum setting T _min will cause the release of light fractions of condensate, which can lead to problems during its transportation, and an increase in temperature in it above the maximum setting T _max will lead to unnecessary losses of condensate.

Известен способ автоматического управления подготовкой природного газа на ТЛ НТС газа к дальнему транспорту, который позволяет автоматически поддерживать температуру сепарации газа в низкотемпературном сепараторе, при заданном значении расхода газа по ТЛ НТС, путем изменения степени дросселирования газа на штуцере, стоящем перед этим сепаратором [см., стр. 111-112, Б.Ф. Тараненко, В.Т. Герман. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М., "Недра", 1976 г., 213 с.].There is a method of automatic control of natural gas preparation on TL LTS gas for long-distance transport, which allows you to automatically maintain the temperature of gas separation in a low-temperature separator, at a given value of gas flow rate according to TL LTS, by changing the degree of gas throttling at the choke in front of this separator [see. , pp. 111-112, B.F. Taranenko, V.T. Hermann. Automatic control of gas production facilities. M., "Nedra", 1976, 213 p.].

Недостатком указанного способа является то, что он никак не учитывает фактическое состояние оборудования при распределении нагрузки между ТЛ НТС. Кроме этого данный способ использует технологические схемы получения холода за счет дросселирования газа на штуцере перед низкотемпературным сепаратором, а это возможно лишь в начальной и нарастающей стадиях эксплуатации НГКМ. Эти факторы снижают эффективность данного способа, и он не применим для подготовки природного газа к дальнему транспорту на стадиях постоянной, падающей и завершающей стадиях эксплуатации НГКМ в теплый период года.The disadvantage of this method is that it does not take into account the actual state of the equipment in the distribution of the load between TL NTS. In addition, this method uses technological schemes for obtaining cold by throttling the gas at the choke in front of the low-temperature separator, and this is possible only in the initial and increasing stages of oil and gas condensate field operation. These factors reduce the effectiveness of this method, and it is not applicable for the preparation of natural gas for long-distance transport at the stages of constant, declining and final stages of oil and gas condensate field operation in the warm season.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического управления подготовкой газа на ТЛ НТС газа к дальнему транспорту, который позволяет автоматически поддерживать температуру сепарации газа в низкотемпературном сепараторе при заданном значении расхода газа путем применения ТДА в схемах НТС газа [см. стр. 312, Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр». 1999. - 596 с.].The closest in technical essence to the claimed invention is a method for automatic control of gas preparation on TL LTS gas for long-distance transport, which allows you to automatically maintain the temperature of gas separation in a low-temperature separator at a given value of gas consumption by using TDA in LTS gas schemes [see. p. 312, Bekirov T.M., Lanchakov G.A. Gas and condensate processing technology. M .: LLC "Nedra-Business Center". 1999. - 596 p.].

Существенным недостатком данного способа является то, что в нем, как и в аналоге, происходящие в процессе эксплуатации изменения состояния оборудования ТЛ НТС не учитываются при распределении нагрузки между ними.A significant disadvantage of this method is that in it, as in the analogue, the changes in the state of the equipment TL LTS occurring during operation are not taken into account when distributing the load between them.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности процесса подготовки природного газа к дальнему транспорту, которое позволяет улучшить качество подготавливаемой продукции (осушенного газа и НТК), поставляемой потребителям на стадиях постоянной, падающей и завершающей стадиях эксплуатации НГКМ.The aim of the present invention is to improve the efficiency of the process of preparing natural gas for long-distance transport, which allows to improve the quality of prepared products (dried gas and STC) supplied to consumers at the stages of constant, declining and final stages of oil and gas condensate field operation.

Техническим результатом, достигаемым от реализации настоящего изобретения, является обеспечение заданной степени извлечения НТК из природного газа на УКПГ при соблюдении норм и ограничений на технологические параметры процесса, предъявляемые технологическим регламентом установки. В результате обеспечивается заданное качество подготовки природного газа и НТК к дальнему транспорту с учетом фактического состояния технологического оборудования.The technical result achieved from the implementation of the present invention is to provide a predetermined degree of NTK extraction from natural gas at the GPP, subject to the norms and restrictions on the technological parameters of the process specified by the technological regulations of the installation. As a result, the specified quality of preparation of natural gas and STC for long-distance transport is ensured, taking into account the actual state of the technological equipment.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического распределения нагрузки между ТЛ НТС с ТДА на УКПГ НГКМ Севера РФ включает контроль средствами автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) УКПГ ряда параметров. Среди них расход осушенного газа, поступающего в магистральный газопровод (МГП) и НТК, поступающего в магистральный конденсатопровод (МКП). АСУ ТП поддерживает температуру сепарации газа в каждом низкотемпературном сепараторе и управляет режимом его работы путем изменения степени адиабатического расширения газа с совершением внешней механической работы в ТДА, стоящем перед каждым низкотемпературным сепаратором.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of automatic load distribution between TL LTS with TDA at the gas processing plant of the oil and gas condensate field of the North of the Russian Federation includes control by means of an automated process control system (APCS) of the gas processing plant of a number of parameters. Among them is the consumption of dried gas entering the main gas pipeline (MGP) and STC entering the main condensate pipeline (MCP). The APCS maintains the gas separation temperature in each low-temperature separator and controls its operation mode by changing the degree of adiabatic expansion of the gas with the performance of external mechanical work in the TDA in front of each low-temperature separator.

При этом, АСУ ТП, получив задание по объему добычи НТК УКПГ, исполняет его с помощью пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора поддержания расхода НТК в МКП, реализованного на базе АСУ ТП. На вход задания SP этого ПИД-регулятора АСУ ТП подает сигнал задания диспетчера, и одновременно на его вход обратной связи PV подает сигнала текущего расхода НТК в МКП. Сравнивая задание и текущий расход НТК, этот ПИД-регулятор формирует на своем выходе CV сигнал задания, который подает на вход задания SP ПИД-регуляторов всех ТЛ НТС газа, которые также реализованы на базе АСУ ТП. А на вход обратной связи PV этих ПИД-регуляторов АСУ ТП подает сигнал фактического расхода осушенного газа по УКПГ. Также одновременно на вход Кр ПИД-регулятора каждой ТЛ НТС подается сигнал значения коэффициента пропорциональности К_{п_i} (i - номер линии), определяющего степень воздействия этого ПИД-регулятора на управляемый им кран-регулятор (КР) расхода газа по его ТЛ НТС, установленный после сепаратора первой ступени сепарации. При этом величина коэффициента пропорциональности К_{п_i} определяется для каждой ТЛ НТС ее блоком расчета коэффициента пропорциональности в зависимости от скорости вращения ротора ТДА, регистрируемой АСУ ТП с помощью датчика скорости вращения ротора по следующим формулам:At the same time, the APCS, having received the task for the production volume of the STC of the UKPG, executes it with the help of the proportional-integral-differentiating (PID) controller for maintaining the STC flow in the MCP, implemented on the basis of the APCS. The APCS sends a dispatcher's task signal to the SP setting input of this PID controller, and at the same time PV sends a signal of the current flow rate of the NTC to the MCP to its feedback input. Comparing the reference and the current flow rate of the NTC, this PID controller generates a reference signal at its output CV, which feeds the input of the reference SP of the PID regulators of all TL LPG gas, which are also implemented on the basis of the APCS. And to the PV feedback input of these PID controllers, the APCS sends a signal of the actual dry gas flow rate at the CGTP. Also, at the same time, the signal of the value of the proportionality coefficient K _{p_i} (i is the line number) is sent to the input of the PID controller of each TL NTS, which determines the degree of influence of this PID controller on the gas flow rate controller (KR) controlled by it, according to its TL NTS, installed after separator of the first separation stage. In this case, the value of the proportionality coefficient K _{p_i} is determined for each TL LTS by its unit for calculating the proportionality coefficient, depending on the rotor speed of the TDA, recorded by the APCS using the rotor speed sensor according to the following formulas:

если производительность необходимо повысить, т.е. F_план-F_факт>0, то:if productivity needs to be increased, i.e. F _plan -F _fact > 0, then:

если производительность необходимо понизить, т.е. F_план-F_факт<0, то:if performance needs to be reduced, i.e. F _plan -F _fact <0, then:

где ST_i - текущее значение частоты вращения ротора ТДА, поступающее на вход I.₁ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;where ST _i is the current value of the TDA rotor speed, supplied to input I. _{1 of the} unit for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS;

ST_{макс_i} - уставка максимальной частоты вращения ротора ТДА, поступающая на вход I.₂ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;ST _{max_i} is the setting of the maximum rotor speed TDA supplied to input I. ₂ blocks for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS;

ST_{мин_i} - уставка минимальной частоты вращения ротора ТДА, поступающая на вход I.₃ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;ST _{min_i} is the setting of the minimum rotor speed TDA supplied to input I. ₃ blocks for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS;

К_{п_макс_i} - уставка максимального значения коэффициента пропорциональности ПИД-регулятора, поступающая на вход I.₄ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;K _{p_max_i} is the setting of the maximum value of the proportionality coefficient of the PID controller, supplied to input I. ₄ blocks for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS;

К_{п_мин_i} - уставка минимального значения коэффициента пропорциональности ПИД-регулятора, поступающая на вход I.₅ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС.K _{p_min_i} is the setting of the minimum value of the proportionality coefficient of the PID controller, supplied to input I. _{5 of the} block for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS.

При этом вычисление K_{п_i} по формулам (1) и (2) ограничивается следующими условиями:In this case, the calculation of K _{p_i} according to formulas (1) and (2) is limited by the following conditions:

если К_{п_i}<К_{п_мин_i}, то K_{п_i}=К_{п_мин_i},if K _{p_i} <K _{p_min_i} , then K _{p_i} = K _{p_min_i} ,

если K_{п_i}> К_{п_макс_i}, то K_{п_i}=К_{п_макс_i}.if K _{p_i} > K _{p_max_i} , then K _{p_i} = K _{p_max_i} .

Значения К_{п_мин_i} и К_{п_макс_i} для ПИД-регулятора задаются при настройке системы управления обслуживающим персоналом с учетом технологических норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки.The values K _{p_min_i} and K _{p_max_i} for the PID controller are set when setting up the control system by the service personnel, taking into account the technological standards and restrictions provided for by the technological regulations of the installation.

Значения ST_{мин_i} и ST_{макс_i} задаются при настройке системы управления обслуживающим персоналом для каждой ТЛ НТС исходя из состояния оборудования конкретной ТЛ НТС на момент запуска системы с учетом паспортных данных ТДА.The values ST _{min_i} and ST _{max_i} are set when setting up the management system for service personnel for each TL NTS based on the state of the equipment of a particular TL NTS at the time of system startup, taking into account the TDA passport data.

Если в ходе технологического процесса значение частоты вращения ротора ТДА i-ой ТЛ НТС выйдет за границы ST_{макс_i} или ST_{мин_i}, то АСУ ТП формирует сообщение об этом оператору установки для оценки сложившейся ситуации и принятия решения по изменению технологического режима работы установки.If in the course of the technological process the value of the rotor speed of the TDA of the i-th TL _LTS goes beyond the boundaries of ST max_i or ST _{min_i} , then the APCS generates a message about this to the plant operator to assess the situation and make a decision to change the technological mode of the plant.

Если в ходе технологического процесса значение температуры точки росы осушенного газа, поступающего в МПГ, достигнет верхней допустимой границы, определенной технологическим регламентом установки, АСУ ТП формирует об этом сообщение оператору установки для принятия решения по изменению режима работы установки.If in the course of the technological process the value of the dew point temperature of the dried gas entering the PGM reaches the upper permissible limit determined by the technological regulations of the installation, the APCS generates a message about this to the operator of the installation to make a decision on changing the operating mode of the installation.

На фиг. 1 приведена укрупненная принципиальная технологическая схема УКПГ, а на фиг. 2 структурная схема автоматического управления распределением нагрузки между ТЛ НТС УКПГ.FIG. 1 shows an enlarged schematic flow diagram of the GPP, and Fig. 2 block diagram of automatic control of load distribution between TL NTS UKPG.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения:FIG. 1 the following designations are used:

1 - коллектор сырого газа;1 - raw gas collector;

2_i - входная линия i-ой ТЛ НТС (i - номер ТЛ НТС, i = 1, 2, …, n, где n - число ТЛ НТС на УКПГ);2 _i - input line of the i-th LNV TL (i is the number of the LNV TL, i = 1, 2, ..., n, where n is the number of LNV TL at the GPP);

3_i - сепаратор первой ступени сепарации i-ой ТЛ НТС;3 _i - separator of the first stage of separation of the i-th TL LTS;

4_i - разделитель жидкостей i-ой ТЛ НТС;4 _i - liquid separator of the i-th TL NTS;

5_i - КР расхода газоконденсатной смеси i-ой ТЛ НТС;5 _i - KP flow rate of the gas condensate mixture of the i-th TL LTS;

6 - датчик расхода газового конденсата по УКПГ;6 - gas condensate flow sensor for the UKPG;

7_i - рекуперативный ТО газ-конденсат i-ой ТЛ НТС;7 _i - recuperative TO gas-condensate of the i-th TL LTS;

8_i - рекуперативный ТО газ-газ i-ой ТЛ НТС;8 _i - recuperative TO gas-gas of the i-th TL LTS;

9_i - промежуточный сепаратор сепарации i-ой ТЛ НТС;9 _i - intermediate separator for separation of the i-th TL LTS;

10_i - ТДА i-ой ТЛ НТС;10 _i - TDA of the i-th TL NTS;

11_i - датчик скорости вращения ротора ТДА i-ой ТЛ НТС;11 _i - rotor speed sensor TDA of the i-th TL NTS;

12_i - низкотемпературный сепаратор i-ой ТЛ НТС;12 _i - low-temperature separator of the i-th TL NTS;

13_i - датчики температуры в низкотемпературном сепараторе газа i-ой ТЛ НТС;13 _i - temperature sensors in the low-temperature gas separator of the i-th TL NTS;

14_i - датчик расхода осушенного газа i-ой ТЛ НТС;14 _i - flow sensor of dried gas of the i-th TL NTS;

15_i - КР подержания частоты вращения ротора ТДА i-ой ТЛ НТС;15 _i - KR for maintaining the rotor speed of the TDA of the i-th TL NTS;

16 - датчики температуры точки росы осушенного газа;16 - dry gas dew point temperature sensors;

17 - АСУ ТП УКПГ;17 - APCS of the UKPG;

Для простоты на фиг. 1 показаны связи датчиков и КР с АСУ ТП только для 1-ой ТЛ НТС.For simplicity, FIG. 1 shows the connections of the sensors and KR with the APCS only for the 1st TL NTS.

На фиг. 2 использованы следующие обозначения:FIG. 2, the following notation is used:

18 - сигнал фактического расхода НТК по УКПГ, значение которого АСУ ТП определяет по показаниям датчика 5;18 - signal of the actual flow rate of the NTC at the UKPG, the value of which is determined by the APCS according to the readings of the sensor 5;

19 - сигнал плана добычи НТК по УКПГ, поступающий от оператора установки (задается исходя из суточного плана добычи по УКПГ диспетчером нефтегазодобывающего предприятия);19 - signal of the STC production plan for the GTP, coming from the plant operator (set on the basis of the daily production plan for the GTP by the dispatcher of the oil and gas production company);

20 - сигнал фактического расхода осушенного газа по УКПГ, значение которого АСУ ТП определяет путем суммирования показания датчиков 14_i;20 - signal of the actual flow rate of dried gas for the UKPG, the value of which is determined by the APCS by summing the readings of the sensors 14 _i ;

21_i - сигнал фактической скорости вращения SP_i ротора ТДА 10_i i-ой ТЛ НТС, которая определяется с помощью датчика скорости вращения ротора 11_i;21 _i - signal of the actual rotation speed SP _{i of the} rotor TDA 10 _{i of the} i-th TL NTS, which is determined using the rotor speed sensor 11 _i ;

22_i - сигнал уставки максимальной скорости вращения SP_{макс_i} ротора ТДА 10_i i-ой ТЛ НТС;22 _i - signal of the setting of the maximum speed of rotation SP _{max_i of the} rotor TDA 10 _{i of the} i-th TL NTS;

23_i - сигнал уставки минимальной скорости вращения SP_{мин_i} ротора ТДА 10_i i-ой ТЛ НТС;23 _i - signal of the setting of the minimum rotation speed SP _{min_i of the} rotor TDA 10 _{i of the} i-th TL NTS;

24_i - сигнал уставки максимального значения коэффициента пропорциональности К_{п_макс_i} ПИД-регулятора 28_i i-ой ТЛ НТС;24 _i - signal of the setting of the maximum value of the proportionality coefficient K _{p_max_i of the} PID controller 28 _{i of the} i-th TL NTS;

25_i - сигнал уставки минимального значения коэффициента пропорциональности К_{п_мин_i} ПИД-регулятора 28_i i-ой ТЛ НТС;25 _i - signal of the setting of the minimum value of the proportionality coefficient K _{p_min_i of the} PID controller 28 _{i of the} i-th TL NTS;

26 - ПИД-регулятор поддержания уровня добычи НТК по УКПГ;26 - PID-regulator for maintaining the production level of NTK at the GPP;

27_i - блок расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;27 _i - block for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS;

28_i - ПИД-регулятор уровня добычи НТК по i-ой ТЛ НТС;28 _i - PID-regulator of the production level of STC according to the i-th STL STC;

29_i - сигнал управления, подаваемый на КР 5_i расхода природного газа i-ой ТЛ НТС.29 _i - control signal supplied to KP 5 _{i of the} natural gas flow rate of the i-th TL LTS.

Процесс подготовки природного газа к дальнему транспорту на НТС ТЛ, приведенной на фиг. 1, предусматривает:The process of preparing natural gas for long-distance transport on the LTS TL, shown in Fig. 1, provides:

- первичную сепарацию природного газа во входном сепараторе 3_i;- primary separation of natural gas in the inlet separator 3 _i ;

- охлаждение входного потока газоконденсатной смеси в рекуперативных ТО газ-газ 8_i потоком охлажденного газа и газ-конденсат 7_i потоком охлажденного конденсата;- cooling the input flow of the gas-condensate mixture in the recuperative TO gas-gas 8 _i with the flow of cooled gas and gas-condensate 7 _i with the flow of cooled condensate;

- промежуточную сепарацию газоконденсатной смеси в сепараторе 9_i для последующего его разделения;- intermediate separation of the gas-condensate mixture in the separator 9 _i for its subsequent separation;

- охлаждение газоконденсатной смеси за счет работы ТДА 10_i, в котором происходит адиабатное расширение газа в турбинной части с отдачей энергии на вал машины, что позволяет получить значительное охлаждение смеси за счет работы в компрессорной части;- cooling of the gas-condensate mixture due to the operation of TDA 10 _i , in which adiabatic expansion of the gas occurs in the turbine section with energy transfer to the machine shaft, which makes it possible to obtain significant cooling of the mixture due to work in the compressor section;

- окончательная сепарация охлажденной газоконденсатной смеси в низкотемпературном сепараторе 12_i.- final separation of the cooled gas-condensate mixture in the low-temperature separator 12 _i .

ПИД-регулятор 26 поддержания уровня добычи НТК по УКПГ, блоки расчета коэффициента пропорциональности 27_i и все ПИД-регуляторы 28_i, обеспечивающие суммарный уровень добычи НТК по ТЛ НТС реализованы на базе АСУ ТП.The PID controller 26 for maintaining the production level of the STC at the GPP, the blocks for calculating the proportionality coefficient 27 _i and all the PID controllers 28 _i , which provide the total production level of the STC for the TL STC, are implemented on the basis of the APCS.

Способ автоматического распределения нагрузки между ТЛ НТС с ТДА на УКПГ НГКМ Севера РФ реализуют следующим образом.The method of automatic load distribution between TL LTS with TDA at the gas processing plant of the oil and gas condensate field of the North of the Russian Federation is implemented as follows.

Природный газ от кустов эксплуатационных скважин поступает в здание переключающей арматуры УКПГ, откуда через коллектор сырого газа 1 распределяется между ТЛ НТС и по входным линиям 2_i подается в сепаратор первой ступени сепарации 3_i. В нем отделяется жидкая фаза (пластовая вода с растворенным ингибитором и сконденсировавшийся углеводородный конденсат). Отсепарированная газоконденсатная смесь проходит через клапан-регулятор расхода 5_i, после которого разделяется на два потока, которые направляются в рекуперативные ТО газ-газ 8_i и газ-конденсат 7_i, для рекуперации холода с дросселированного потока газа и конденсата, отводимых из промежуточного сепаратора 9_i и низкотемпературного сепаратора 12_i. Для предупреждения гидратообразования в поток смеси перед ТО 8_i и 7_i впрыскивают ингибитор гидратообразования (на фиг. 1 не показан). Далее потоки охлажденной газожидкостной смеси с выходов ТО 7_i «газ-конденсат» и 8_i «газ-газ» объединяются и их суммарный поток поступает на вход промежуточного сепаратора 9_i, где происходит дальнейшее отделение жидкой фазы. С выхода промежуточного сепаратора 9_i газожидкостная смесь подается на вход турбинной части ТДА 10_i, оснащенного датчиком скорости вращения ротора 11_i. Далее, с выхода ТДА 10_i, газоконденсатная смесь поступает в низкотемпературный сепаратор 12_i, где из него окончательно отделяются сконденсировавшиеся жидкие углеводороды и водный раствор ингибитора (ВРИ) гидратообразования.Natural gas from the clusters of production wells enters the switching valve building of the UKPG, from where it is distributed through the raw gas collector 1 between the TL LTS and through the input lines 2 _i is fed to the separator of the first separation stage 3 _i . It separates the liquid phase (formation water with a dissolved inhibitor and condensed hydrocarbon condensate). The separated gas-condensate mixture passes through the flow control valve 5 _i , after which it is divided into two streams, which are sent to the recuperative TO gas-gas 8 _i and gas-condensate 7 _i , for cold recovery from the throttled gas and condensate flow removed from the intermediate separator 9 _i and low temperature separator 12 _i . To prevent hydrate formation, a hydrate inhibitor (not shown in Fig. 1) is injected into the _{mixture stream before TO 8 i} and 7 _i. Further, the flows of the cooled gas-liquid mixture from the outputs of TO 7 _i "gas-condensate" and 8 _i "gas-gas" are combined and their total flow enters the inlet of the intermediate separator 9 _i , where further separation of the liquid phase occurs. From the outlet of the intermediate separator 9 _{i, the} gas-liquid mixture is fed to the inlet of the turbine part of the TDA 10 _i equipped with a rotor speed sensor 11 _i . Further, from the outlet of the TDA 10 _i , the gas-condensate mixture enters the low-temperature separator 12 _i , where condensed liquid hydrocarbons and an aqueous solution of an inhibitor (VRI) of hydrate formation are finally separated from it.

Снижение температуры газоконденсатной смеси в низкотемпературном сепараторе 12_i происходит за счет расширения потока газа с совершением внешней механической работы в ТДА 10_i. Расширение газа с отводом энергии приводит к значительному понижению его температуры, т.е. к выработке «холода». Поддержание температуры в заданных пределах в низкотемпературном сепараторе 12, осуществляется АСУ ТП УКПГ 17 путем регулирования частоты вращения ротора ТДА 10_i, осуществляемого клапан-регулятором 15_i подержания частоты вращения ротора ТДА на основании показаний датчика 11_i скорости вращения ротора, как описано в патенте на изобретение РФ №2680532.The decrease in the temperature of the gas-condensate mixture in the low-temperature separator 12 _i occurs due to the expansion of the gas flow with the performance of external mechanical work in the TDA 10 _i . Gas expansion with energy removal leads to a significant decrease in its temperature, i.e. to the development of "cold". Maintaining the temperature within the specified limits in the low-temperature separator 12 is carried out by the automated process control system of the UKPG 17 by adjusting the rotor speed of the TDA 10 _i , carried out by the regulator valve 15 _i , maintaining the rotor speed of the TDA based on the readings of the sensor 11 _i of the rotor speed, as described in the patent on RF invention No. 2680532.

Осушенный газ из низкотемпературного сепаратора 12_i проходит через рекуперативный ТО 8_i, где нагревается и далее, через КР 15_i подержания частоты вращения ротора ТДА подается по патрубку, оснащенному датчиком расхода газа 14_i, в МГП. Потоки НТК из низкотемпературного сепаратора 12_i и промежуточного сепаратора 9_i объединяются и проходят через рекуперативный ТО 7_i, в котором суммарный поток нагревается, и после выхода из него смешивается с жидкой фазой, отводимой из сепаратора 3_i, и поступает в трехфазный разделитель жидкостей 4_i. Из него газ выветривания отправляется либо на факел, либо используется на собственные нужды. ВРИ, выводимый из нижней части трехфазного разделителя жидкостей 4_i, направляется на регенерацию в цех регенерации ингибитора УКПГ, а НТК подается в МКП для дальнейшей транспортировки потребителям.Dry gas from low temperature separator 12_i passes through recuperative TO 8_i, where it heats up and further, through KP 15_i for maintaining the rotor speed, the TDA is supplied through a branch pipe equipped with a gas flow sensor 14_i, in IHL. NTC streams from low-temperature separator 12_i and intermediate separator 9_i combine and pass through the recuperative TO 7_i, in which the total flow is heated, and after leaving it is mixed with the liquid phase removed from the separator 3_i, and enters a three-phase liquid separator 4_i... From it, the weathering gas is sent either to the torch or used for own needs. VRI output from the bottom of the three-phase liquid separator 4_i, is sent for regeneration to the inhibitor regeneration workshop of the UKPG, and the NTC is fed to the MCP for further transportation to consumers.

НТК по сравнению с осушенным газом считается более ценным продуктом, поэтому на УКПГ, в первую очередь поддерживают уровень добычи НТК.STC is considered a more valuable product in comparison with dried gas, therefore, at the GPP, first of all, the level of production of STC is maintained.

Задание диспетчера газодобывающего предприятия по уровню добычи НТК АСУ ТП 17 поддерживает путем регулирования расхода природного газа по УКПГ с помощью ПИД-регулятора 26. Для этого АСУ ТП 17 на вход задания SP ПИД-регулятора 26 подает сигнал 19 плана добычи НТК по УКПГ. Одновременно АСУ ТП 17 на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подает сигнал 18 с датчика 6, измеряющего значение фактического расхода НТК по УКПГ. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 26 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал, обеспечивающий заданный уровень добычи НТК по УКПГ, который подается на вход задания SP ПИД-регулятора 28_i каждой ТЛ НТС. Одновременно на вход обратной связи PV каждого ПИД-регулятора 28_i АСУ ТП 17 подает общий для всех сигнал 20 - значение суммарного расхода осушенного газа по всем ТЛ НТС УКПГ, который определяет путем суммирования показаний датчиков расхода газа 14_i по каждой ТЛ НТС. Также одновременно на вход Кр каждого ПИД-регулятора 28_i подается сигнал значения коэффициента пропорциональности К_{п_i}, (i - номер линий) задающий степень воздействия ПИД-регулятора на его КР 5_i расхода газа по i-ой ТЛ НТС. При этом величина коэффициента пропорциональности К_{п_i} определяется для каждой ТЛ НТС ее блоком расчета коэффициента пропорциональности 27_i в зависимости от текущей частоты вращения ротора ТДА 10_i, измеряемой датчиком 11_i, сигнал 21_i с которого поступает на вход I.₁ блока расчета коэффициента пропорциональности 27_i.The ASU TP 17 supports the task of the dispatcher of the gas production company by the production level of STC by regulating the flow rate of natural gas at the GPP using the PID controller 26. For this, the APCS 17 at the input of the SP task of the PID regulator 26 sends a signal 19 of the STK production plan at the GPP. At the same time, the ACS TP 17 sends a signal 18 from the sensor 6 to the PV feedback input of the same PID controller, which measures the value of the actual flow rate of the NTC at the UKPG. Comparing these two signals, the PID controller 26 at its output CV generates a control signal that provides a predetermined level of production of the NTC at the GTP, which is fed to the input of the set point SP of the PID controller 28 _{i of} each TL NTS. At the same time, the ACS TP 17 sends a common signal 20 to the PV feedback input of each PID controller 28 _i - the value of the total dry gas flow rate for all TL LTS UKPG, which is determined by summing the readings of the gas flow sensors 14 _i for each TL LTS. Also, at the same time, the signal of the proportionality coefficient value K _{p_i} is fed to the input Kp of each PID controller 28 _i , (i is the number of lines), which sets the degree of influence of the PID controller on its KP 5 _{i of the} gas flow rate along the i-th TL LTS. In this case, the value of the proportionality coefficient K _{p_i} is determined for each TL LTS by its block for calculating the proportionality coefficient 27 _i , depending on the current rotor speed of the TDA 10 _i , measured by the sensor 11 _i , the signal 21 _i from which is fed to the input I. ₁ block for calculating the proportionality coefficient 27 _i .

ПИД-регулятор 26 поддержания уровня добычи НТК непрерывно контролирует разность значений между планом добычи F_план НТК по УКПГ, поступающий от оператора установки, который задается диспетчером нефтегазодобывающего предприятия исходя из суточного плана добычи и его фактическим значением F_факт, поступающим с датчика 6. Если в результате сравнения выясниться, что F_план-F_факт>0, то на выходе ПИД-регулятора 26 будет сформирован управляющий сигнал на увеличение расхода природного газа по установке. А если F_план-F_факт<0, то на выходе ПИД-регулятора 26 будет сформирован управляющий сигнал на уменьшение расхода природного газа по установке. Этот сигнал в качестве задания подается на вход задания SP каждого ПИД-регулятора 28. В результате производительность по НТК УКПГ будет повышаться в первом случае, либо понижаться во втором случае до выхода на плановое задание, при котором F_план-F_факт=0, при этом коэффициенты пропорциональности К_{п_i} для каждого ПИД-регулятора 28_i. будут рассчитываться в его блоке 27_i по следующей формулам:The PID controller 26 for maintaining the production level of the STC continuously monitors the difference in values between the production _plan F, the STC plan for the GPP, coming from the plant operator, which is set by the dispatcher of the oil and gas production company based on the daily production plan and its actual value F _fact coming from the sensor 6. If in As a result of the comparison, it turns _{out that F plan -F fact} > 0, then at the output of the PID controller 26 a control signal will be generated to increase the flow rate of natural gas in the installation. And if F _plan -F _fact <0, then at the output of the PID controller 26 a control signal will be generated to reduce the consumption of natural gas in the installation. This signal, as a reference, is fed to the input of the SP reference of each PID controller 28. As a result, the productivity of the STC UKPG will increase in the first case, or decrease in the second case until reaching the planned task, at which F _plan -F _fact = 0, with this proportionality coefficients K _{p_i} for each PID controller 28 _i . will be calculated in its block 27 _i according to the following formulas:

Если производительность необходимо повысить, т.е. F_план-F_факт>0, то:If productivity needs to be increased, i.e. F _plan -F _fact > 0, then:

если производительность необходимо понизить, т.е. F_план-F_факт<0, то:if performance needs to be reduced, i.e. F _plan -F _fact <0, then:

где ST_i - текущее значение частоты вращения ротора ТДА 10_i, поступающее с датчика 11_i, который подают в виде сигнала 21_i на вход I.₁ блока расчета коэффициента пропорциональности 27_i;where ST _i is the current value of the rotor speed of the TDA 10 _i , coming from the sensor 11 _i , which is fed in the form of a signal 21 _i to the input I. _{1 of the} unit for calculating the proportionality coefficient 27 _i ;

ST_{макс_i} - уставка максимальной частоты вращения ротора ТДА 10_i, поступающая в виде сигнала 22_i на вход I.₂ блока расчета коэффициента пропорциональности 27_i;ST _{max_i} is the setting of the maximum rotor speed of the TDA 10 _i , which is fed in the form of a signal 22 _i to input I. _{2 of the} unit for calculating the proportionality coefficient 27 _i ;

ST_{мин_i} - уставка минимальной частоты вращения ротора ТДА 10_i, поступающая в виде сигнала 23_i на вход I.₃ блока расчета коэффициента пропорциональности 27_i;ST _{min_i} is the setting of the minimum rotor speed TDA 10 _i , which is fed in the form of a signal 23 _i to input I. ₃ blocks for calculating the proportionality coefficient 27 _i ;

К_{п_макс_i} - уставка максимального значения коэффициента пропорциональности ПИД-регулятора 28_i, поступающая в виде сигнала 24_i на вход I.₄ блока расчета коэффициента пропорциональности 27_i;K _{p_max_i} is the setting of the maximum value of the proportionality coefficient of the PID controller 28 _i , supplied in the form of a signal 24 _i to the input I. ₄ blocks for calculating the proportionality coefficient 27 _i ;

К_{п_мин_i} - уставка минимального значения коэффициента пропорциональности ПИД-регулятора 28_i, поступающая в виде сигнала 25_i на вход I.₅ блока расчета коэффициента пропорциональности 27_i;K _{p_min_i} is the setting of the minimum value of the proportionality coefficient of the PID controller 28 _i , supplied in the form of a signal 25 _i to the input I. _{5 of the} unit for calculating the proportionality coefficient 27 _i ;

Вычисление K_{п_i} по формулам (1) и (2) ограничиваются следующими условиями:Calculation of K _{p_i} according to formulas (1) and (2) is limited by the following conditions:

если К_{п_i}<К_{п_мин_i}, то K_{п_i}=К_{п_мин_i},if K _{p_i} <K _{p_min_i} , then K _{p_i} = K _{p_min_i} ,

если K_{п_i}> К_{п_макс_i}, то K_{п_i}=К_{п_макс_i}.if K _{p_i} > K _{p_max_i} , then K _{p_i} = K _{p_max_i} .

Значения ST_{мин_i} и ST_{макс_i} задаются при настройке системы управления обслуживающим персоналом для каждой ТЛ НТС исходя из состояния оборудования конкретной ТЛ НТС на момент запуска системы с учетом паспортных данных ТДА 10_i.The values ST _{min_i} and ST _{max_i} are set when setting up the management system for service personnel for each TL NTS based on the state of the equipment of a particular TL NTS at the time of system startup, taking into account the passport data TDA 10 _i .

Значения K_{п_мин_i} и К_{п_макс_i} для ПИД-регулятора 28_i задаются при настройке системы управления обслуживающим персоналом с учетом технологических норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки.The values of K _{p_min_i} and K _{p_max_i} for the PID controller 28 _i are set when setting up the control system by the operating personnel, taking into account the technological standards and restrictions provided for by the technological regulations of the installation.

Такой способ управления производительностью установки позволяет распределить нагрузку между ТЛ НТС с учетом их состояния в зависимости от загруженности ТДА 10_i, что в свою очередь, обеспечивает получение НТК и газа с более стабильными характеристиками качества.This method of managing the plant's performance allows the load to be distributed between TL LTS, taking into account their state, depending on the workload of TDA 10 _i , which in turn ensures the production of LTS and gas with more stable quality characteristics.

АСУ ТП 17 строго следит за температурным режимом низкотемпературного сепаратора 12_i. Если в ходе технологического процесса значение частоты вращения ротора ТДА 12_i выйдет за границы ST_{макс_i} или ST_{мин_i}, то АСУ ТП 17 формирует сообщение об этом оператору установки для оценки сложившейся ситуации и принятия решения по изменению технологического режима работы установки.ACS TP 17 strictly monitors the temperature regime of the low-temperature separator 12 _i . If during the technological process the value of the rotor speed of the TDA 12 _i goes beyond the boundaries of ST _{max_i} or ST _{min_i} , then the APCS 17 generates a message about this to the plant operator to assess the current situation and make a decision to change the technological mode of the plant.

АСУ ТП 17 в режиме реального времени контролирует параметры температуры точки росы, используя показания датчика 16. В случае достижения значения температуры точки росы своих верхних (Т_{р_max}) границ, определенных технологическим регламентом установки, АСУ ТП 17 формирует об этом сообщение оператору установки для принятия решения по изменению режима работы установки.ACS TP 17 in real time monitors the parameters of the dew point temperature, using the readings of the sensor 16. If the dew point temperature reaches its upper (T _{p_max} ) boundaries determined by the technological regulations of the installation, the ACS TP 17 generates a message about this to the operator of the installation to make a decision to change the operating mode of the installation.

Настройку используемых ПИД-регуляторов проводит обслуживающий персонал в момент запуска системы под конкретный режим работы установки согласно методу, изложенному, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД- регулятор, ресурс:The tuning of the used PID controllers is carried out by the maintenance personnel at the time of starting the system for a specific operating mode of the installation according to the method set forth, for example, in the "Encyclopedia of ACS TP", p. 5.5, PID controller, resource:

http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.

Способ автоматического распределения нагрузки между ТЛ НТС с ТДА на УКПГ НГКМ Севера РФ реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном НГКМ на УКПГ 1 В, УКПГ 2 В. Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях РФ.The method of automatic load distribution between TL LTS with TDA at the gas treatment plant of the oil and gas condensate field of the North of the Russian Federation was implemented in PJSC Gazprom, OOO Gazprom dobycha Yamburg at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field at the gas treatment plant 1 V, the gas treatment plant 2 V. The results of operation have shown its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other operating and newly developed gas condensate fields in the Russian Federation.

Применение данного способа позволяет обеспечить заданную степень извлечения НТК из природного газа на УКПГ на стадиях постоянной, падающей и завершающей стадиях эксплуатации НГКМ при соблюдении норм и ограничений на технологические параметры процесса, предъявляемые технологическим регламентом установки. Одновременно обеспечивается заданное качество подготовки природного газа и газового конденсата для дальнего транспорта благодаря учету фактического состояния оборудования УКПГ.The use of this method makes it possible to provide a given degree of NTK extraction from natural gas at the CGTP at the stages of constant, falling and final stages of operation of the NGKF, subject to the norms and restrictions on the technological parameters of the process, imposed by the technological regulations of the unit. At the same time, the specified quality of natural gas and gas condensate preparation for long-distance transport is ensured by taking into account the actual condition of the gas treatment plant equipment.

Claims (17)

1. Способ автоматического распределения нагрузки между технологическими линиями - ТЛ низкотемпературной сепарации - НТС газа с турбодетандерными агрегатами - ТДА на установках комплексной подготовки газа - УКПГ севера РФ, включающий контроль средствами автоматизированной системы управления технологическими процессами - АСУ ТП УКПГ расхода осушенного газа, поступающего в магистральный газопровод - МГП, расхода нестабильного газового конденсата - НТК, поступающего в магистральный конденсатопровод - МКП, поддержание температуры сепарации газа в каждом низкотемпературном сепараторе и управление его режимом работы путем изменения степени адиабатического расширения газа с совершением внешней механической работы в ТДА, стоящем перед каждым низкотемпературном сепаратором, отличающийся тем, что задание диспетчера газодобывающего предприятия по объему добычи НТК поступает в АСУ ТП, которая исполняет его с помощью ПИД-регулятора поддержания расхода НТК в МКП, реализованного на базе АСУ ТП, на вход задания SP которого АСУ ТП подает сигнал задания диспетчера, и одновременно на его вход обратной связи PV подает сигнала текущего расхода НТК в МКП, сравнивая которые этот ПИД-регулятор формирует на своем выходе CV сигнал задания, который подает на вход задания SP ПИД-регуляторов всех ТЛ НТС газа, также реализованных на базе АСУ ТП, а на вход обратной связи PV этих ПИД-регуляторов АСУ ТП подает сигнал фактического расхода осушенного газа по УКПГ-В, также одновременно на вход Кр ПИД-регулятора каждой ТЛ НТС подается сигнал значения коэффициента пропорциональности К_{п_i}, определяющего степень воздействия этого ПИД-регулятора на управляемый им кран-регулятор - КР расхода газа по его ТЛ НТС, установленный после сепаратора первой ступени сепарации, при этом величина коэффициента пропорциональности К_{п_i} определяется для каждой ТЛ НТС ее блоком расчета коэффициента пропорциональности в зависимости от скорости вращения ротора ТДА этой линии, регистрируемой АСУ ТП с помощью датчика скорости вращения ротора.1. Method of automatic load distribution between technological lines - TL of low-temperature separation - LTS of gas with turbo-expander units - TDA at integrated gas treatment plants - UKPG in the north of the Russian Federation, including control by means of an automated process control system - APCS of UKPG of dried gas flow entering the main gas pipeline - MGP, the flow rate of unstable gas condensate - NTC entering the main condensate pipeline - MKP, maintaining the gas separation temperature in each low-temperature separator and controlling its operation mode by changing the degree of adiabatic gas expansion with the performance of external mechanical work in the TDA facing each low-temperature separator , characterized in that the task of the dispatcher of the gas production enterprise in terms of the production volume of the STC is sent to the APCS, which executes it with the help of the PID controller for maintaining the STC flow in the MCP, implemented on the basis of the APCS, at the input d set SP of which the APCS sends a dispatcher's task signal, and at the same time, to its feedback input, PV sends a signal of the current flow rate of the NTC to the MCP, comparing which this PID controller generates a reference signal at its CV output, which feeds the SP reference input of the PID controllers of all TL LTS gas, also implemented on the basis of the APCS, and at the feedback input PV of these PID controllers, the APCS sends a signal of the actual dry gas flow rate through the UKPG-V, and simultaneously to the input of the PID controller of the PID controller of each TL LTS, the signal of the coefficient value proportionality K _{p_i} , which determines the degree of influence of this PID controller on the control valve controlled by it - KP of the gas flow rate along its TL LTS, installed after the separator of the first separation stage, while the value of the proportionality coefficient K _{p_i} is determined for each TL LTS by its proportionality coefficient calculation unit depending on the rotor speed of the TDA of this line, recorded by the APCS using the speed sensor rotation of the rotor. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент пропорциональности К_{п_i} для ПИД-регулятора каждой ТЛ НТС определяет ее блок расчета коэффициента пропорциональности, используя текущее значение скорости вращения ротора ТДА этой ТЛ НТС по следующим формулам:2. The method according to claim 1, characterized in that the proportionality coefficient K _{p_i} for the PID controller of each TL NTS determines its block for calculating the proportionality coefficient using the current value of the rotor speed TDA of this TL NTS according to the following formulas: если производительность необходимо повысить, т.е. F_план-F_факт>0, то:if productivity needs to be increased, i.e. F _plan -F _fact > 0, then:

если производительность необходимо понизить, т.е. F_план-F_факт<0, то:if performance needs to be reduced, i.e. F _plan -F _fact <0, then:

где ST_i - текущее значение частоты вращения ротора ТДА, поступающее на вход I.₁ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;where ST _i is the current value of the TDA rotor speed, supplied to input I. _{1 of the} unit for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS; ST_{макс_i} - уставка максимальной частоты вращения ротора ТДА, поступающая на вход I.₂ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛНТС;ST _{max_i} is the setting of the maximum rotor speed TDA supplied to input I. ₂ blocks for calculating the proportionality coefficient of the i-th TLNTS; ST_{мин_i} - уставка минимальной частоты вращения ротора ТДА, поступающая на вход I.₃ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;ST _{min_i} is the setting of the minimum rotor speed TDA supplied to input I. ₃ blocks for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS; К_{п_макс_i} - уставка максимального значения коэффициента пропорциональности ПИД-регулятора, поступающая на вход I.₄ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС;K _{p_max_i} is the setting of the maximum value of the proportionality coefficient of the PID controller, supplied to input I. ₄ blocks for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS; К_{п_мин_i} - уставка минимального значения коэффициента пропорциональности ПИД-регулятора, поступающая на вход I.₅ блока расчета коэффициента пропорциональности i-ой ТЛ НТС,K _{p_min_i} is the setting of the minimum value of the proportionality coefficient of the PID controller, which is fed to input I. _{5 of the} block for calculating the proportionality coefficient of the i-th TL NTS, при этом вычисление К_п по формулам (1) и (2) ограничивается следующими условиями:in this case, the calculation of K _n by formulas (1) and (2) is limited by the following conditions: если К_{п_i}<К_{п_мин_i}, то K_{п_i}=К_{п_мин_i},if K _{p_i} <K _{p_min_i} , then K _{p_i} = K _{p_min_i} , если K_{п_i}> К_{п_макс_i}, то K_{п_i}=К_{п_макс_i}.if K _{p_i} > K _{p_max_i} , then K _{p_i} = K _{p_max_i} . а значения Кп_мин_i и К_{п_макс_i} для ПИД-регулятора задаются при настройке системы управления обслуживающим персоналом с учетом технологических норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки, а значения ST_{мин_i} и SТ_{макс_i} задаются при настройке системы управления обслуживающим персоналом для каждой ТЛ НТС исходя из состояния оборудования конкретной ТЛ НТС на момент запуска системы с учетом паспортных данных ТДА.and the values of Кп_min_i and _{Кп_max_i} for the PID controller are set when setting up the control system by the service personnel, taking into account the technological standards and restrictions provided for by the technological regulations of the installation, and the values ST _{min_i} and ST _{max_i} are set when setting up the control system of the service personnel for each TL STC based on the state equipment of a specific TL NTS at the time of launching the system, taking into account the passport data of the TDA. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если в ходе технологического процесса значение частоты вращения ротора ТДА i-ой ТЛ НТС выйдет за границы ST_{макс_i} или ST_{мин_i}, то АСУ ТП формирует сообщение об этом оператору установки для оценки сложившейся ситуации и принятия решения по изменению технологического режима работы установки.3. The method according to claim 1, characterized in that if, during the technological process, the value of the rotor speed of the TDA of the i-th TL NTS goes beyond the boundaries of ST _{max_i} or ST _{min_i} , then the APCS generates a message about this to the installation operator to assess the current situation and making a decision to change the technological mode of operation of the installation. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если в ходе технологического процесса значение температуры точки росы достигнет верхней допустимой границы, определенной технологическим регламентом установки, АСУ ТП формирует об этом сообщение оператору установки для принятия решения по изменению режима работы установки.4. The method according to claim 1, characterized in that if during the technological process the dew point temperature reaches the upper permissible limit determined by the technological regulations of the installation, the APCS generates a message about this to the operator of the installation to make a decision to change the operating mode of the installation.

Images