RU2803998C1 - Method for automatic control of gas drying process in multifunctional absorbers of complex gas treatment plants - Google Patents

Method for automatic control of gas drying process in multifunctional absorbers of complex gas treatment plants Download PDF

Info

Publication number
RU2803998C1
RU2803998C1 RU2023105925A RU2023105925A RU2803998C1 RU 2803998 C1 RU2803998 C1 RU 2803998C1 RU 2023105925 A RU2023105925 A RU 2023105925A RU 2023105925 A RU2023105925 A RU 2023105925A RU 2803998 C1 RU2803998 C1 RU 2803998C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
mfa
rdeg
flow rate
control system
Prior art date
Application number
RU2023105925A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Кузьмич Арабский
Сергей Иванович Гункин
Андрей Александрович Касьяненко
Этибар Гурбанали оглы Талыбов
Александр Александрович Турбин
Дмитрий Александрович Яхонтов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург"
Application granted granted Critical
Publication of RU2803998C1 publication Critical patent/RU2803998C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: natural gas industry.
SUBSTANCE: treatment of natural gas for long-distance transport, in particular, the automatic control of gas drying in MFAs at gas treatment plants located in the North of the Russian Federation. The method for automatically controlling the gas drying process in the MFAs at the gas treatment plant includes control by means of an automated process control system (APCS) of the gas treatment unit with a given time discreteness of pressure and temperature of the raw gas at the MFA inlet, control of the pressure, temperature, flow rate and dew point temperature of the dried gas at the MFA outlet. The automated process control system automatically maintains supply of regenerated diethylene glycol (RDEG) to the MFA, taking into account flowrate and moisture content of the produced gas, the concentration of RDEG and saturated diethylene glycol. The automated process control system also monitors and analyses the dynamics of the behaviour of the actual RDEG flowrate relative to the calculated RDEG flowrate according to the technological process model and controls the RDEG flowrate supplied to the MFA using a cascade of two proportional-integral-differentiating (PID) controllers and a RDEG mass flow correction unit, implemented on the basis of the automated process control system of the gas treatment plant.
EFFECT: invention ensures automatic maintenance of the gas treatment conditions for long-distance transport at gas treatment plants located in the Northern regions of the Russian Federation in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations, in various modes of its operation.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области подготовки природного газа к дальнему транспорту, в частности, к автоматическому управлению осушкой газа в многофункциональных абсорберах (МФА) установок комплексной подготовки газа (УКПГ), расположенных на Севера РФ.The invention relates to the field of preparing natural gas for long-distance transport, in particular, to the automatic control of gas drying in multifunctional absorbers (MFA) of integrated gas treatment plants (CGTUs) located in the North of the Russian Federation.

Известен способ автоматического управления процессом абсорбционной осушки газа, который обеспечивает автоматическое поддержание заданных параметров технологических процессов на УКПГ [см., стр. 413-416, Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов. М., "Недра", 1983 г., 424 с].There is a known method for automatically controlling the process of absorption gas drying, which ensures automatic maintenance of the specified parameters of technological processes at the gas treatment plant [see, pp. 413-416, Isakovich R.Ya., Loginov V.I., Popadko V.E. Automation of production processes in the oil and gas industry. Textbook for universities. M., "Nedra", 1983, 424 p.].

Недостатком указанного способа является то, что подача осушителя -абсорбента (на Севере РФ в качестве абсорбента используют диэтиленгликоль - ДЭГ) в абсорбер осуществляется только с учетом расхода и влагосодержания осушенного газа, но не контролируется концентрация насыщенного ДЭГ (НДЭГ), отводимого из абсорбера и его унос осушаемым газом.The disadvantage of this method is that the supply of a desiccant-absorbent (in the North of the Russian Federation, diethylene glycol - DEG is used as an absorbent) into the absorber is carried out only taking into account the flow rate and moisture content of the dried gas, but the concentration of saturated DEG (NDEG) removed from the absorber and its entrainment by drying gas.

Указанные факторы в совокупности приводят к не оптимальному расходу абсорбента, подаваемого в абсорбер, и к повышенной, безвозвратной потере этого ценного продукта. Так же повышены затраты энергии на регенерацию абсорбента и снижается качество подготовки газа к дальнему транспорту, т.е. в целом снижается эффективность процесса осушки газа на УКПГ.These factors together lead to suboptimal consumption of the absorbent supplied to the absorber and to an increased, irreversible loss of this valuable product. Energy costs for absorbent regeneration are also increased and the quality of gas preparation for long-distance transport is reduced, i.e. in general, the efficiency of the gas drying process at the gas treatment plant decreases.

Известен способ автоматизации блока абсорбции, который обеспечивает автоматическое поддержание заданных параметров технологического процесса осушки газа на УКПГ [см., стр. 352-354, Андреев Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа. - М, "Недра-Бизнесцентр", 2008. - 399 с]There is a known method for automating an absorption unit, which ensures automatic maintenance of the specified parameters of the gas drying process at a gas treatment plant [see, pp. 352-354, Andreev E.B. and others. Automation of technological processes of oil and gas production and preparation. - M, "Nedra-Business Center", 2008. - 399 p.]

Недостатками указанного способа является то, что подача абсорбента в абсорбер осуществляется только с учетом расхода и влагосодержания осушенного газа, но не контролируется концентрация НДЭГ, отводимого из абсорбера и его унос осушаемым газом.The disadvantages of this method are that the supply of absorbent to the absorber is carried out only taking into account the flow rate and moisture content of the dried gas, but the concentration of NDEG removed from the absorber and its entrainment by the dried gas are not controlled.

Наиболее близким, по технической сущности, к заявляемому изобретению является способ автоматического управления процессом осушки газа на УКПГ в условиях Севера РФ [см. Патент РФ №2712665]. Способ предусматривает контроль и управление основными параметрами технологического процесса средствами автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).The closest, in technical essence, to the claimed invention is a method for automatically controlling the gas drying process at a gas treatment facility in the conditions of the North of the Russian Federation [see. RF Patent No. 2712665]. The method involves monitoring and managing the main parameters of the technological process using an automated process control system (APCS).

Существенными недостатками указанного способа является то, что он никак не учитывает качество поступающего на УКПГ природного газа, который подлежит очистке и осушке в сепараторе. Для реализации этого способа используют блок коррекции, который корректирует рассчитанное теоретически значение расхода Gр регенерированного ДЭГ (РДЭГ), необходимого для осушки текущего расхода добываемого газа путем введения поправки Δ. Значение и знак поправки Δ АСУ ТП определяет исходя из сравнения заданного значения (уставки) температуры точки росы осушенного газа Тт.р.з. с его фактически измеренным значением Тт.р.ф. в реальном масштабе времени.The significant disadvantages of this method are that it does not take into account the quality of the natural gas supplied to the gas treatment plant, which must be cleaned and dried in a separator. To implement this method, a correction unit is used, which corrects the theoretically calculated value of the flow rate G p of regenerated DEG (RDEG), necessary for drying the current flow rate of produced gas by introducing a correction Δ. The value and sign of the correction Δ are determined by the process control system based on a comparison of the specified value (set point) of the dew point temperature of the dried gas T t.r.z. with its actually measured value T t.r.f. in real time.

Опыт эксплуатации УКПГ, расположенных на Севера РФ, показывает, что фактическая температура точки росы осушенного газа всегда на несколько градусов выше, чем теоретически рассчитанная [см., стр. 111, Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. - М.: Недра, 1986. - 261 с]. Блок коррекции в указанном способе позволяет учесть эти несколько градусов и корректирует расчетное значения Gр массового расхода абсорбента так, чтобы поддерживать фактическое значение точки росы Тт.р.ф. максимально близким к заданному значению (уставке) Тт.р.з. температуры точки росы осушенного газа на выходе абсорбера.Experience in operating gas treatment plants located in the North of the Russian Federation shows that the actual dew point temperature of dried gas is always several degrees higher than the theoretically calculated one [see, page 111, Bekirov T.M., Shatalov A.T. Collection and preparation for transportation of natural gases. - M.: Nedra, 1986. - 261 p.]. The correction block in this method allows you to take these several degrees into account and adjusts the calculated value G p of the mass flow rate of the absorbent so as to maintain the actual value of the dew point T t.r.f. as close as possible to the specified value (set point) T t.r.z. dew point temperature of the dried gas at the absorber outlet.

На практике, в процессе добычи газа, встречаются залповые выбросы пластовой воды из скважин нефтегазоконденсатных месторождений Севера РФ на стадиях стабильной и падающей добычи газа. Возможно увеличение поступления в скважину подошвенных вод, связанное с динамикой развития депрессионных воронок у добывающих скважин. Соответственно, вся эта вода поступает с добываемом газом на УКПГ. Как показывает опыт эксплуатации УКПГ на Севере РФ, при большом объеме поступления пластовой воды в сепарационную часть МФА, она не справляется с полной сепарацией поступающего газа. В результате часть пластовой воды просачивается в массообменную часть МФА, что значительно увеличивает нагрузку на нее и приводит к повышенному расходу абсорбента по УКПГ. В таких случаях АСУ ТП передает управление технологическим процессом оператору установки (переход на ручной режим управления), который вынуждено, используя личный опыт и интуицию, снижает расход осушаемого газа, проходящего по МФА для минимизации потенциального ущерба, связанного с необходимостью чрезмерного расхода ДЭГ.In practice, in the process of gas production, there are burst releases of formation water from wells in oil and gas condensate fields in the North of the Russian Federation at the stages of stable and declining gas production. There may be an increase in the flow of bottom water into the well, associated with the dynamics of the development of depression cones near production wells. Accordingly, all this water is supplied with the produced gas to the gas treatment plant. As the experience of operating a gas treatment facility in the North of the Russian Federation shows, with a large volume of produced water entering the separation part of the MFA, it cannot cope with the complete separation of the incoming gas. As a result, part of the formation water leaks into the mass transfer part of the MFA, which significantly increases the load on it and leads to increased consumption of absorbent through the gas treatment unit. In such cases, the automated process control system transfers control of the technological process to the installation operator (switching to manual control mode), who is forced, using personal experience and intuition, to reduce the flow of dried gas passing through the MFA to minimize the potential damage associated with the need for excessive consumption of DEG.

Цель изобретения - повышение качества и эффективности управления технологическим процессом осушки газа на УКПГ, расположенных в районах Севера РФ, в рамках норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, и снижения роли человеческого фактора при управлении технологическим процессом подготовки газа к дальнему транспорту.The purpose of the invention is to improve the quality and efficiency of managing the technological process of gas drying at gas processing plants located in the Northern regions of the Russian Federation, within the framework of the norms and restrictions provided for by its technological regulations, and to reduce the role of the human factor in managing the technological process of preparing gas for long-distance transport.

Техническим результатом, достигаемом от реализации изобретения, является автоматическое поддержание режима подготовки газа к дальнему транспорту на УКПГ, расположенных в районах Севера РФ, с соблюдением технологических норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, на различных режимах ее работы.The technical result achieved from the implementation of the invention is the automatic maintenance of the gas preparation regime for long-distance transport at gas treatment plants located in the Northern regions of the Russian Federation, in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations, in various modes of its operation.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического управления процессом осушки газа на МФА УКПГ, расположенных на Севере РФ, включающий контроль средствами АСУ ТП УКПГ с заданной дискретностью по времени давления и температуры Твх сырого газа на входе МФА, контроль давления , температуры Твых, фактического расхода Qфакт и фактической температуры точки росы Тт.р.ф. осушенного газа на выходе МФА. АСУ ТП осуществляет автоматическое поддержание подачи РДЭГ в МФА с учетом расхода и влагосодержания добываемого газа, концентрации РДЭГ и НДЭГ и осуществляет контроль и анализ динамики поведения фактического расхода РДЭГ Gфакт относительно рассчитываемого расхода РДЭГ Gp по модели технологического процесса и управление расходом РДЭГ, подаваемого в МФА, с помощью каскада из двух пропорционально-интефально-дифференцирующих (ПИД) регуляторов и блока коррекции массового расхода РДЭГ, реализованных на базе АСУ ТП УКПГ.The specified problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of automatically controlling the gas drying process at the MFA of the gas treatment plant located in the North of the Russian Federation, including control by means of the automated process control system of the gas treatment facility with a given pressure time discreteness and temperature T in raw gas at the MFA inlet, pressure control , temperature Tout , actual flow Qact and actual dew point temperature T t.r.f. dried gas at the outlet of the MFA. The automated process control system automatically maintains the supply of RDEG to the MFA, taking into account the flow rate and moisture content of the produced gas, the concentration of RDEG and NDEG, and monitors and analyzes the dynamics of the behavior of the actual consumption of RDEG G fact relative to the calculated consumption of RDEG G p according to the technological process model and controls the flow rate of RDEG supplied to MFA, using a cascade of two proportional-integral-differentiating (PID) controllers and a mass flow correction unit RDEG, implemented on the basis of the automated process control system of the gas treatment plant.

АСУ ТП УКПГ в штатном режиме работы установки управляет фактическим расходом осушенного газа Qфакт с помощью ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА, на вход задания SP которого поступает последнее значение уставки расхода осушенного газа Qуст., зафиксированное в базе данных (БД) АСУ ТП, а на вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора АСУ ТП одновременно подает сигнал фактического расхода осушенного газа Qфакт. ПИД-регулятор, сравнивая эти значения, формирует на своем выходе CV управляющий сигнал, который поступает на вход I1 блока коррекции расхода осушенного газа в МФА. Блок коррекции транслирует этот сигнал на клапан регулятор (КР), регулирующий расход осушенного газа, выходящего из МФА. Трансляция этого сигнала продолжается до тех пор, пока относительный расход РДЭГ на осушку в МФА добываемого объема газа не превысит значение уставки относительного расхода РДЭГ - , значение которого задает обслуживающий персонал установки с учетом вариативности технологических процессов. Величина в неявной форме зависит от текущего влагосодержания W добываемого газа и изменяется во времени вместе с вариациями его объема, т.е. является функцией двух переменных (t, W). Учитывая неявную форму этой зависимости, обслуживающий персонал, по результатам плановых исследований добываемой продукции и работы оборудования, определяет для установки норму относительного расхода РДЭГ - , необходимого для осушки планируемого объема добываемого газа в МФА со средним ожидаемым влагосодержанием на период до следующих плановых исследований. Далее, по этим установленным параметрам обслуживающий персонал назначает границы коридора в виде неравенства , в котором АСУ ТП будет реализовывать штатный режим управления работой МФА, и вводит эти границы в БД АСУ ТП.The automated process control system of the gas treatment plant in the normal operating mode of the installation controls the actual flow rate of dried gas Qfact using a PID controller for maintaining the specified flow rate of dried gas in the MFA, the input of the task SP of which receives the last value of the set flow rate of dried gas Q set. , recorded in the database (DB) of the automated process control system, and the signal of the actual consumption of dried gas Q fact is simultaneously sent to the feedback input PV of this PID controller of the automated process control system. The PID controller, comparing these values, generates a control signal at its CV output, which is sent to input I 1 of the dry gas flow correction unit in the MFA. The correction unit transmits this signal to the regulator valve (VR), which regulates the flow of dried gas leaving the MFA. The broadcast of this signal continues until the relative consumption of the RDEG for drying the extracted volume of gas in the MFA will not exceed the relative flow rate setting value of the RDEG - , the value of which is set by the installation personnel, taking into account the variability of technological processes. Magnitude implicitly depends on the current moisture content W of the produced gas and changes over time along with variations in its volume, i.e. is a function of two variables (t, W). Taking into account the implicit form of this dependence, maintenance personnel, based on the results of planned studies of extracted products and equipment operation, determine the rate of relative consumption of RDEG for the installation - required to dry the planned volume of produced gas in an MFA with an average expected moisture content for the period until the next planned studies. Further, based on these established parameters, the service personnel assigns the boundaries of the corridor in the form of inequality , in which the process control system will implement the standard mode of managing the operation of the MFA, and enters these boundaries into the process control system database.

В случае нарушения штатного режима работы МФА, когда относительный фактический расход РДЭГ (t, W) превысит значение уставки , АСУ ТП переводит управление расходом осушенного газа, выходящего из МФА, на ПИД-регулятор, который осуществляет поиск новой уставки расхода осушенного газа, при которой вновь можно будет реализовать штатный режим эксплуатации МФА с допустимым относительным расходом РДЭГ в рамках коридора . Этот перевод АСУ ТП реализует с помощью блока коррекции расхода осушенного газа в МФА, который по ее команде блокирует трансляцию управляющего сигнала, поступающего на его вход I1, и начинает транслировать на КР расхода осушенного газа сигнал управления, поступающий на вход I2 блока коррекции расхода осушенного газа с ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушенного газа. С этого момента данный ПИД-регулятор начинает снижать расход осушенного газа, выходящего из МФА, ориентируясь на норму расхода РДЭГ , значение которой АСУ ТП подает на вход задания SP этого ПИД-регулятора. На его вход обратной связи PV АСУ ТП подает текущее значение относительного фактического расхода РДЭГ (t, W). Снижение расхода осушаемого газа продолжается до момента, когда станет соблюдаться условие . Сразу после этого АСУ ТП фиксирует в своей БД найденный расход осушенного газа в качестве новой уставки расхода осушенного газа Qуст. и переводит управление работой МФА на штатный режим.In the event of a violation of the normal operating mode of the MFA, when the relative actual consumption of the RDEG (t, W) will exceed the set value , the automated process control system transfers the control of the flow of dried gas leaving the MFA to the PID controller, which searches for a new set point for the flow of dried gas, at which it will again be possible to implement the normal operating mode of the MFA with an acceptable relative flow rate of the RDEG within the corridor . This translation is implemented by the automated process control system using the dried gas flow correction unit in the MFA, which, at its command, blocks the broadcast of the control signal arriving at its input I 1 , and begins to broadcast to the dry gas flow control unit the control signal arriving at the input I 2 of the flow correction unit dried gas from the PID controller to search for the dry gas flow rate setting. From this moment, this PID controller begins to reduce the flow rate of dried gas leaving the MFA, focusing on the RDEG flow rate , the value of which the automated process control system supplies to the SP task input of this PID controller. The automated process control system supplies the current value of the relative actual consumption of the RDEG to its feedback input PV (t, W). The reduction in the flow rate of the dried gas continues until the condition is met . Immediately after this, the process control system records in its database the found flow rate of dried gas as a new set point for dry gas flow Q set. and transfers the management of the MFA operation to normal mode.

АСУ ТП УКПГ регулярно определяет текущее значение относительного расхода РДЭГ (t, W), необходимого для осушки добытого газа, поступающего в данный момент в МФА, используя соотношениеThe automated process control system of the gas treatment plant regularly determines the current value of the relative flow rate of the RDEG (t, W), necessary for drying the produced gas currently entering the MFA, using the relation

Эта регулярность задается шагом дискретизации по времени, соответствующем проведению измерений текущих значений параметров технологических процессов средствами АСУ ТП. Неявную зависимость (t, W) от текущего значения влагосодержания W добываемого газа АСУ ТП учитывает автоматически путем поддержания фактической температуры точки росы Тт.р.ф. осушенного газа с фактическим расходом Qфакт(t) на выходе МФА равной заданной температуре точки росы Тт.р.з., регулируя расход РДЭГ Gфакт(t), подаваемый в МФА для осушки добываемого газа.This regularity is set by a discretization step in time corresponding to measurements of the current values of technological process parameters using automated process control systems. Implicit dependency (t, W) from the current value of moisture content W of the produced gas, the process control system takes into account automatically by maintaining the actual dew point temperature T t.r.f. dried gas with actual flow rate Q fact (t) at the outlet of the MFA equal to the given dew point temperature T t.r.z. , regulating the consumption of RDEG G fact (t) supplied to the MFA for drying the produced gas.

При этом АСУ ТП УКПГ формирует сообщение оператору УКПГ о переходе со штатного режима эксплуатации МФА на режим поиска для него новой уставки расхода осушенного газа Qуст., а по окончании поиска сообщает о новых параметрах работы этого МФА и о перераспределении плана добычи осушенного газа, подаваемого в магистральный газопровод, между технологическим нитками УКПГ.At the same time, the automated process control system of the gas treatment facility generates a message to the operator of the gas treatment facility about the transition from the normal operating mode of the MFA to the mode of searching for a new set point for the dry gas flow rate Q set. , and upon completion of the search, it reports on the new operating parameters of this MFA and on the redistribution of the production plan for the dried gas supplied to the main gas pipeline between the process lines of the gas treatment facility.

АСУ ТП УКПГ формирует сообщение оператору о необходимости изменения режима работы УКПГ если в результате перехода на управление расходом осушенного газа через МФА с помощью ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушенного газа, в случае подачи в МФА РДЭГ в объемах с относительным расходом (t, W) выше предельно допустимого относительного расхода РДЭГ, заданного уставкой , не удастся найти расход осушенного газа Q(t), при котором возможен возврат на штатный режим управления, и расход осушенного газа на выходе МФА опустился до минимально-допустимого значения, которое определено паспортными характеристиками МФА.The process control system of the gas treatment plant generates a message to the operator about the need to change the operating mode of the gas treatment plant if, as a result of the transition to controlling the flow of dried gas through the MFA using the PID regulator for searching for the set point for the flow of dry gas, in the case of RDEG supplied to the MFA in volumes with a relative flow rate (t, W) above the maximum permissible relative flow rate of the RDEG specified by the setting , it will not be possible to find the flow rate of dried gas Q(t), at which a return to the normal control mode is possible, and the flow rate of dried gas at the output of the MFA has dropped to the minimum permissible value, which is determined by the passport characteristics of the MFA.

Основной аппарат технологии осушки газа на УКПГ, расположенных в районах Севера РФ, является МФА, состоящий из трех частей - сепарационной, абсорбционной и фильтрационной, принципиальная технологическая схема которого представлена на фиг. 1.The main device for gas drying technology at gas treatment plants located in the northern regions of the Russian Federation is an MFA, consisting of three parts - separation, absorption and filtration, the basic technological diagram of which is presented in Fig. 1.

Структурная схема автоматического управления МФА показана на фиг. 2. Динамика изменений относительного расхода РДЭГ в МФА приведена на фиг. 3.The block diagram of automatic control of the MFA is shown in Fig. 2. The dynamics of changes in the relative consumption of RDEG in the MFA is shown in Fig. 3.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения:In fig. 1 the following notations are used:

1 - входная линия сырого газа;1 - raw gas input line;

2 - датчик температуры сырого газа;2 - raw gas temperature sensor;

3 - датчик давления сырого газа;3 - raw gas pressure sensor;

4 - МФА;4 - MFA;

5 - фильтрующая секция МФА;5 - MFA filter section;

6 - абсорбционная секция МФА;6 - MFA absorption section;

7 - датчик температуры осушенного газа;7 - dry gas temperature sensor;

8 - датчик давления осушенного газа;8 - dry gas pressure sensor;

9 - сепарационная секция МФА;9 - MFA separation section;

10 - датчик фактического расхода осушенного газа Qфакт;10 - sensor of actual flow of dried gas Q fact ;

11 - датчик фактического массового расхода РДЭГ Gфакт;11 - actual mass flow sensor RDEG G fact ;

12 - датчик фактической температуры точки росы Тт.р.ф. осушенного газа;12 - sensor of actual dew point temperature T t.r.f. dried gas;

13 - КР расхода РДЭГ;13 - RDEG flow rate control;

14 - многопараметрический датчик измерения концентрации и расхода НДЭГ;14 - multi-parameter sensor for measuring concentration and consumption of NDEG;

15 - АСУ ТП УКПГ;15 - automated process control system for gas treatment plant;

16 - КР расхода осушенного газа;16 - KR flow rate of dried gas;

17 - линия выхода осушенного газа.17 - dry gas outlet line.

18 - линия подачи РДЭГ;18 - RDEG supply line;

19 - линия отвода НДЭГ на регенерацию;19 - NDEG withdrawal line for regeneration;

20 - линия отвода водного раствора ингибитора (ВРИ);20 - outlet line for aqueous inhibitor solution (IRI);

На фиг. 2 использованы следующие обозначения:In fig. 2 the following notations are used:

21 - сигнал фактического массового расхода РДЭГ Gфакт (поступает с датчика 11 на вход обратной связи PV ПИД-регуляторов 34);21 - signal of the actual mass flow rate of the RDEG G fact (arrived from sensor 11 to the feedback input PV of PID controllers 34);

22 - сигнал рассчитанного АСУ ТП 15 значения массового расхода РДЭГ Gp, необходимого для осушки добытого газа (поступает на вход I1 блока коррекции 32);22 - signal calculated by the automated process control system 15 for the mass flow rate of the RDEG G p required for drying the produced gas (entered at input I 1 of the correction block 32);

23 - сигнал фактической температуры точки росы Тт.р.ф. осушенного газа (поступает с датчика 12 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 29);23 - signal of actual dew point temperature T t.r.f. dried gas (supplied from sensor 12 to the feedback input of the PV PID controller 29);

24 - сигнал уставки температуры точки росы Тт.р.з. осушенного газа (поступает из АСУ ТП 15 на вход задания SP ПИД-регулятора 29);24 - dew point temperature setting signal T t.r.z. dried gas (supplied from the automated process control system 15 to the input of the SP task of the PID controller 29);

25 - сигнал фактического расхода осушенного газа Qфакт (поступает с датчика 10 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 30);25 - signal of actual consumption of dried gas Q fact (arrived from sensor 10 to the feedback input PV of PID controller 30);

26 - сигнал уставки расхода осушенного газа Qуст. по МФА (поступает из АСУ ТП 15 на вход задания SP ПИД-регулятора 30);26 - dry gas flow rate set signal Q set. via MFA (comes from the automated process control system 15 to the input of the SP task of the PID controller 30);

27 - сигнал фактического относительного расхода РДЭГ (поступает из АСУ ТП 15 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 31);27 - signal of actual relative consumption of RDEG (comes from the automated process control system 15 to the feedback input of the PV PID controller 31);

28 - сигнал нормы относительного расхода РДЭГ (поступает из АСУ ТП 15 на вход задания SP ПИД-регулятора 31);28 - signal of the relative consumption rate of RDEG (comes from the automated process control system 15 to the input of the SP task of the PID controller 31);

29 - ПИД-регулятор поддержания температуры точки росы осушенного газа;29 - PID controller for maintaining the dew point temperature of the dried gas;

30 - ПИД-регулятор поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА 4;30 - PID controller for maintaining the specified flow rate of the gas being dried in MFA 4;

31 - ПИД-регулятор поиска уставки расхода осушенного газа в случае подачи в МФА 4 РДЭГ в объемах выше допустимого расхода;31 - PID controller for searching for the dry gas flow rate in the case of supply to MFA 4 RDEG in volumes higher than the permissible flow rate;

32 - блок коррекции массового расхода РДЭГ;32 - RDEG mass flow correction unit;

33 - блок коррекции расхода осушенного газа в МФА 4;33 - block for correcting the flow of dried gas in MFA 4;

34 - ПИД-регулятор поддержания расхода РДЭГ;34 - PID controller for maintaining RDEG flow rate;

35 - управляющий сигнал, подаваемый с выхода CV ПИД-регулятора 34 на КР 13 расхода РДЭГ;35 - control signal supplied from the CV output of the PID controller 34 to the RDEG flow rate control unit 13;

36 - управляющий сигнал, подаваемый с выхода блока коррекции расхода осушенного газа 33 на КР 16 расхода осушенного газа;36 - control signal supplied from the output of the dry gas flow correction unit 33 to the dried gas flow rate control unit 16;

На фиг. 3 использованы следующие обозначения:In fig. 3 the following notations are used:

37 - уставка относительного расхода РДЭГ - (назначает обслуживающий персонал и вводит в БД АСУ ТП 15);37 - relative flow rate setting of the RDEG - (appoints service personnel and enters the automated process control system 15 into the database);

38 - динамика фактического изменения относительного расхода РДЭГ - (t, W);38 - dynamics of actual changes in the relative consumption of RDEG - (t, W);

39 - норма относительного расхода РДЭГ - (определяет обслуживающий персонал и вводит в БД АСУ ТП 15).39 - rate of relative consumption of RDEG - (identifies service personnel and enters them into the DB of the automated process control system 15).

Норму относительного расхода РДЭГ - обслуживающий персонал назначает по результатам последних исследований добываемой продукции из скважин как минимально возможный теоретически расход РДЭГ, который может поддерживать заданную температуру точки росы Тт.р.з. для планируемого расхода осушенного газа ПИД-регуляторы 29, 30, 31, 34, блоки коррекции 32 и 33 реализованы на базе АСУ ТП УКПГ 15.Relative consumption rate of RDEG - maintenance personnel prescribe, based on the results of the latest studies of produced products from wells, the minimum theoretically possible flow rate of RDEG, which can maintain the given dew point temperature T t.r.z. for the planned flow of dried gas, PID controllers 29, 30, 31, 34, correction units 32 and 33 are implemented on the basis of the automated process control system of UKPG 15.

Способ автоматического управления процессом осушки газа на МФА УКПГ реализуют следующим образом.The method for automatically controlling the gas drying process at the MFA of the gas treatment facility is implemented as follows.

Из коллектора сырого газа УКПГ по входной линии 1 добытый газ поступает во входную сепарационную секцию 9 МФА 4, где из него выделяется капельная жидкость и механические примеси. Выделившаяся из сырого газа жидкость представляет собой ВРИ, которую из кубовой (нижней) части МФА 4, через линию отвода 20, направляют на регенерацию, либо на утилизацию. Газ из сепарационной части 9 МФА 4 через полуглухую тарелку поступает в его абсорбционную секцию 6. В ней, навстречу потоку добытого газа подают раствор РДЭГ с концентрацией 98-99%. На контактных тарелках происходит барботажный массообмен между встречными потоками осушаемого газа и РДЭГ (влагу удаляют из газа за счет эффекта абсорбции, а ДЭГ при этом насыщается влагой). Количество РДЭГ, подаваемого на осушку, в основном зависит от расхода газа, проходящего через установку, от его влагосодержания и от концентрации РДЭГ.From the raw gas collector of the gas treatment plant via input line 1, the extracted gas enters the input separation section 9 MFA 4, where droplet liquid and mechanical impurities are separated from it. The liquid released from the raw gas is a VRI, which is sent from the bottom (lower) part of the MFA 4, through the outlet line 20, for regeneration or disposal. Gas from the separation part 9 of the MFA 4 through a semi-blind plate enters its absorption section 6. In it, a solution of RDEG with a concentration of 98-99% is supplied opposite the flow of the produced gas. On the contact plates, bubbling mass exchange occurs between the counter flows of the dried gas and the RDEG (moisture is removed from the gas due to the absorption effect, and the DEG is saturated with moisture). The amount of RDEG supplied for drying mainly depends on the gas flow rate passing through the installation, its moisture content and the concentration of RDEG.

НДЭГ собирается на полуглухой тарелке массообменной секции 6 МФА 4 и его через линию отвода 19 направляют на регенерацию. Осушенный газ из массообменной секции 6 поступает в фильтрующую секцию 5 МФА 4, где улавливают уносимый газом раствор ДЭГ. Пылевидные частицы ДЭГ, уносимые газом, коагулируются на фильтр-патронах и стекают по их наружной поверхности на тарелку, с которой ДЭГ по выносному трубопроводу (на фиг. 1 не показан) направляют на полуглухую тарелку МФА 4 и далее, в линию сброса 19 НДЭГ с полуглухой тарелки. Уровень НДЭГ на полуглухой тарелке выполняет роль гидрозатвора, препятствующего проходу газа по выносному трубопроводу в фильтрующую часть 5 МФА 4.NDEG is collected on a semi-blind plate of mass transfer section 6 MFA 4 and it is sent through the outlet line 19 for regeneration. The dried gas from the mass transfer section 6 enters the filter section 5 of the MFA 4, where the DEG solution carried away by the gas is collected. DEG dust particles carried away by the gas coagulate on the filter cartridges and flow down their outer surface onto a plate, from which the DEG is directed through a remote pipeline (not shown in Fig. 1) to the semi-blind plate MFA 4 and further into the discharge line 19 NDEG with half-blank plate. The NDEG level on the semi-blind plate acts as a water seal, preventing the passage of gas through the remote pipeline into the filtering part 5 of the MFA 4.

Из МФА 4 осушенный до заданного значения точки росы газ подают по выходной линии 17 в коллектор осушенного газа УКПГ. Процесс осушки газа на УКПГ реализуют в рамках заданных границ, предусмотренных ее технологическим регламентом, путем контроля основных параметров технологического процесса с автоматическим вычислением и подачей в реальном масштабе времени необходимого количества РДЭГ в МФА 4.From MFA 4, gas dried to a given dew point value is supplied via output line 17 to the dried gas collector of the gas treatment plant. The gas drying process at the gas treatment facility is implemented within the specified boundaries provided for by its technological regulations, by monitoring the main parameters of the technological process with automatic calculation and real-time supply of the required amount of RDEG to MFA 4.

Для определения количества РДЭГ, которое необходимо подавать для осушки газа в МФА 4, АСУ ТП 15 с заданной дискретностью производит измерение следующих базовых параметров:To determine the amount of RDEG that must be supplied for gas drying in MFA 4, the automated process control system 15 measures the following basic parameters with a given discreteness:

- температура Твх и давление сырого газа на входе МФА 4 (соответственно, датчики 2 и 3);- temperature Tin and pressure raw gas at the input of MFA 4 (sensors 2 and 3, respectively);

- концентрация НДЭГ XНДЭГ (многопараметрический датчик расхода 14);- concentration of NDEG X NDEG (multi-parameter flow sensor 14);

- температура Твых, давление , расход Qфакт и температура точки росы Тт.р.ф. осушенного газа (соответственно, датчики 7, 8, 10 и 12).- temperature Tout , pressure , flow rate Q actual and dew point temperature T t.r.f. dried gas (sensors 7, 8, 10 and 12, respectively).

Количество РДЭГ, необходимого для подачи в МФА 4, АСУ ТП определяет по формуле [см., стр. 111, Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. - М.: Недра, 1986. - 261 с.]:The amount of RDEG required for submission to MFA 4 is determined by the process control system using the formula [see, page 111, Bekirov T.M., Shatalov A.T. Collection and preparation for transportation of natural gases. - M.: Nedra, 1986. - 261 p.]:

где Gp - рассчитанный необходимый расход РДЭГ, кг/час;where G p is the calculated required consumption of RDEG, kg/hour;

Qфакт - расход осушенного газа, 1000 м3/час;Q fact - consumption of dried gas, 1000 m 3 /hour;

ΔW - количество извлекаемой влаги в результате осушки газа в МФА 4, кг/1000 м3;ΔW is the amount of moisture extracted as a result of gas drying in MFA 4, kg/1000 m 3 ;

Wвх, Wвых - влагосодержание поступающего и осушенного газа в МФА 4, соответственно, кг/1000 м3;W in , W out - moisture content of incoming and dried gas in MFA 4, respectively, kg/1000 m 3 ;

XРДЭГ - концентрация РДЭГ.XRDEG - concentration of RDEG.

Значения Wвх и Wвых определяют из формулы Бюкачека [см. стр. 14, Клюсов, В.А. Технологические расчеты систем абсорбционной осушки газа. Справочное пособие. Издательство: Тюмень: ТюменНИИгипрогаз. 140 страниц; 2002 г.]:The values of W in and W out are determined from the Bukachek formula [see. p. 14, Klyusov, V.A. Technological calculations of absorption gas drying systems. Reference manual. Publisher: Tyumen: TyumenNIIgiprogaz. 140 pages; 2002]:

Значение концентрации ХНДЭГ в АСУ ТП 15 поступает с многопараметрического датчика контроля 14 (в качестве датчика 14 можно использовать расходомеры фирм KROHNE из серии OPTIMASS или Micro Motion фирмы Метран).The concentration value of X NDEG in the process control system 15 comes from the multi-parameter control sensor 14 (flow meters from the KROHNE company from the OPTIMASS series or Micro Motion from the Metran company can be used as sensor 14).

Значение концентрации ХРДЭГ в АСУ ТП 15 поступает из цеха регенерации УКПГ, который поддерживает необходимое значение концентрации РДЭГ и его температуры в пределах заданных границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ.The value of the concentration of X RDEG in the automated process control system 15 comes from the regeneration workshop of the gas treatment plant, which maintains the required value of the concentration of the RDEG and its temperature within the specified boundaries provided for by the technological regulations of the gas treatment plant.

Поддержание соответствия температуры точки росы осушаемого газа Тт.р.ф. заданному уставкой Тт.р.з. значению обеспечивает каскадная схема из двух ПИД-регуляторов 29, 34 и блока коррекции 32 массового расхода РДЭГ.Maintaining compliance of the dew point temperature of the gas being dried T t.r.f. specified by the setting T t.r.z. The value is provided by a cascade circuit of two PID controllers 29, 34 and a correction unit 32 for the mass flow rate of the RDEG.

ПИД-регулятор 29 поддержания температуры точки росы осушенного газа, отслеживает в реальном масштабе времени отклонение фактического значения температуры точки росы Тт.р.ф. от ее уставки Тт.р.з.. Для этого на вход задания SP ПИД-регулятора 29 подают сигнал 24 уставки температуры точки росы Тт.р.з., которая назначается по СТО Газпром 089-2010. Одновременно, на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора, подают сигнал 23 фактического значения температуры точки росы Тт.р.ф., регистрируемой датчиком 12. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 29 на своем выходе CV формирует значение поправки Δ, необходимой для корректировки рассчитанного АСУ ТП 15 значения массового расхода РДЭГ Gp по формуле (1), и подает ее на вход I2 блока коррекции 32 массового расхода РДЭГ. Одновременно на вход I1 блока коррекции 32 АСУ ТП 15 подает сигнал 22 - значение массового расхода РДЭГ Gp, рассчитанного по формуле (1).PID controller 29 for maintaining the dew point temperature of the dried gas monitors in real time the deviation of the actual value of the dew point temperature T t.r.f. from its setting T t.r.z. . To do this, signal 24 of the dew point temperature setting T t.r.z. is supplied to the input of the SP task of the PID controller 29. , which is assigned according to STO Gazprom 089-2010. At the same time, a signal 23 of the actual value of the dew point temperature T t.r.f. is supplied to the feedback input PV of the same PID controller. , recorded by sensor 12. Comparing these two signals, the PID controller 29 at its output CV generates the correction value Δ necessary to correct the value of the mass flow rate of the RDEG G p calculated by the automated process control system 15 according to formula (1), and supplies it to the input I 2 of the block correction 32 mass flow RDEG. At the same time, signal 22 is supplied to input I 1 of the correction block 32 of the automated process control system 15 - the value of the mass flow rate of the RDEG G p , calculated by formula (1).

Получив эти два сигнала, блок 32 формирует скорректированное значение массового расхода РДЭГ Gкор., которое является текущим значением задания его подачи в МФА 4. Значение Gкор. блок 32 формирует используя следующие выражения:Having received these two signals, block 32 generates the corrected value of the mass flow rate of the RDEG G cor. , which is the current value of setting its supply to MFA 4. The value of G cor. block 32 generates using the following expressions:

Для управления подачей РДЭГ в МФА 4 используют ПИД-регулятор 34 поддержания расхода РДЭГ. Для этого на его вход задания SP подают сигнал скорректированного значения расхода РДЭГ Gкор, поступающий с выхода блока коррекции 32. Одновременно на вход PV обратной связи данного ПИД-регулятора подают сигнал фактического расхода РДЭГ Gфакт, поступающий с датчика 11. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 34 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал 35, который подает на КР 13 расхода РДЭГ. В результате этого обеспечивается автоматическое управление подачей необходимого количества РДЭГ Gфакт в МФА 4, достаточного для осушки газа до заданной температуры точки росы Тт.р.з.. При этом значение Gфакт изменяется во время ведения технологического процесса (в реальном времени) в допустимых пределах, подчиняясь в неявной форме зависимости от текущего значения влагосодержания добываемого газа W, Gфакт=Gфакт(t, W). Учитывая то, что объем добываемого газа так же варьируется в определенных границах, целесообразно использовать в АСУ ТП параметр текущее значение относительного расхода РДЭГ (t). Учитывают то, что величина значения текущего относительного расхода РДЭГ в неявной форме является также и функцией значения влагосодержания добываемого газа W, что учитывается поддержанием заданного значения точки росы Тт.р.з. осушенного газа, поэтому (t, W).To control the supply of RDEG to MFA 4, a PID controller 34 is used to maintain the RDEG flow rate. To do this, the signal of the corrected value of the RDEG flow rate G cor , coming from the output of the correction block 32, is supplied to its input SP of the task. At the same time, the signal of the actual RDEG consumption Gfact, coming from sensor 11, is supplied to the PV feedback input of this PID controller. The PID controller 34 at its output CV generates a control signal 35, which supplies the RDEG flow rate control unit 13. As a result, automatic control of the supply of the required amount of RDEG G fact to MFA 4 is ensured, sufficient to dry the gas to a given dew point temperature T t.r.z. . In this case, the value of Gfact changes during the technological process (in real time) within acceptable limits, obeying in an implicit form the dependence on the current value of the moisture content of the produced gas W, G fact = G fact (t, W). Considering that the volume of produced gas also varies within certain limits, it is advisable to use the parameter in the process control system the current value of the relative consumption of the RDEG (t). It is taken into account that the value of the current relative flow rate of the RDEG is implicitly also a function of the value of the moisture content of the produced gas W, which is taken into account by maintaining the specified dew point value T of the t.r.z. dried gas, therefore (t, W).

Расход осушенного газа, выходящего из МФА 4, работающего в штатном режиме, поддерживает ПИД-регулятор 30, на вход задания SP которого поступает сигнал 26 - последнее значение уставки расхода осушенного газа Qуст., зафиксированное в БД АСУ ТП 15. Одновременно на вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора из АСУ ТП 15 поступает сигнал 25 текущего расхода осушенного газа Qфакт. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 30 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал, поступающий на вход I1 блока коррекции 33, который транслирует его на КР 16. Трансляция этого сигнала управления продолжается до тех пор, пока текущее значение относительного расхода РДЭГ (t, W) не превысит значение (граница 37 на фиг. 3) - уставка относительного расхода РДЭГ при добыче запланированных объемов газа. Значение уставки относительного расхода РДЭГ задает обслуживающий персонал следующим образом.The flow rate of the dried gas leaving the MFA 4, operating in normal mode, is supported by the PID controller 30, the input SP of which receives a signal 26 - the last value of the dry gas flow rate Q set. , recorded in the DB of the automated process control system 15. At the same time, the signal 25 of the current flow rate of dried gas Q fact is received from the automated process control system 15 to the feedback input PV of this PID controller. Comparing these two signals, the PID controller 30 at its output CV generates a control signal supplied to the input I1 of the correction unit 33, which transmits it to the KR 16. The broadcast of this control signal continues until the current value of the relative flow rate of the RDEG (t, W) will not exceed the value (boundary 37 in Fig. 3) - relative flow rate setting of the RDEG when producing planned gas volumes. Relative flow rate setting value of RDEG sets the maintenance personnel as follows.

По результатам плановых исследований добываемой продукции и работы оборудования установки определяют норму относительного расхода РДЭГ , необходимого для осушки планируемых объемов добываемого газа в МФА со средним ожидаемым влагосодержанием на период до следующих плановых исследований (на фиг. 3 значение представлено линией 39). Далее, учитывая вариативность технологических процессов установки и влагосодержания добываемого газа W, назначают уставку относительного расхода РДЭГ на текущий объем добываемого осушенного газа Qфакт(t) (на фиг. 3 значение представлено линией 37). Указанные параметры определяют границы коридора, в котором АСУ ТП реализует штатный режим управления работой МФА, характеризуемый условием соблюдения неравенства Соответственно, границы этого коридора вводят в БД АСУ ТП 15.Based on the results of planned studies of extracted products and the operation of plant equipment, the rate of relative consumption of RDEG is determined required for drying the planned volumes of produced gas in the MFA with the average expected moisture content for the period until the next planned studies (in Fig. 3 the value represented by line 39). Next, taking into account the variability of the technological processes of the installation and the moisture content of the produced gas W, a setpoint for the relative flow rate of the RDEG is assigned for the current volume of extracted dry gas Q fact (t) (in Fig. 3 the value represented by line 37). The specified parameters determine the boundaries of the corridor in which the process control system implements the standard mode of managing the operation of the MFA, characterized by the condition of observing inequality Accordingly, the boundaries of this corridor are entered into the DB of the automated process control system 15.

Фактическое, текущее значение относительного расхода РДЭГ (t, W), необходимого для осушки добытого газа, поступающего в данный момент в МФА 4, АСУ ТП 15 определяет по формуле:Actual, current value of relative consumption of RDEG (t, W), necessary for drying the produced gas currently entering the MFA 4, is determined by the automated process control system 15 using the formula:

Графическая интерпретация процесса управления показана на фиг. 3. АСУ ТП 15 рассчитывает значения (t, W) с дискретностью проводимых измерений датчиками 11 Gфакт(t, W) и 10 Q(t), и строит их в виде графика временной функции - линия 38. На этот же график наносят значения уставки (линия 37) и норму относительного расхода ДЭГ (линия 38).A graphical interpretation of the control process is shown in Fig. 3. ACS 15 calculates the values (t, W) with the discreteness of measurements taken by sensors 11 G fact (t, W) and 10 Q(t), and plots them in the form of a graph of a time function - line 38. Setpoint values are plotted on the same graph (line 37) and the rate of relative consumption of DEG (line 38).

Нарушение штатного режима работы МФА 4 характеризуется тем, что фактический относительный расход РДЭГ (t, W) превысил значение уставки , т.е. его график 38 пересек линию уставки 37 и реализовалось неравенство (t, W) (см. фиг. 3, «область увеличения расхода РДЭГ выше уставки», которое начинается с момента времени «а»). В этом случае, с момента времени «а», АСУ ТП 15 переводит управление расходом осушенного газа на ПИД-регулятор 31, который осуществляет поиск новой уставки расхода осушенного газа, при которой вновь можно будет реализовать штатный режим эксплуатации МФА 4 с допустимым относительным расходом РДЭГ в рамках коридора . Этот перевод АСУ ТП 15 реализует с помощью блока коррекции 33, который по ее команде блокирует трансляцию управляющего сигнала, поступающего на его вход I1, и начинает транслировать на КР 16 сигнал управления в неизменной форме, поступающий на его вход I2 с ПИД-регулятора 31.Violation of the normal operating mode of MFA 4 is characterized by the fact that the actual relative consumption of the RDEG (t, W) exceeded the set value , i.e. its graph 38 crossed the set line 37 and inequality was realized (t, W) (see Fig. 3, “area of increasing RDEG flow rate above the setpoint”, which begins from time “a”). In this case, from time “a”, the automated process control system 15 transfers the control of the flow of dried gas to the PID controller 31, which searches for a new set point for the flow of dried gas, at which it will again be possible to implement the normal operating mode of MFA 4 with the permissible relative flow of RDEG within the corridor . This translation is implemented by the automated process control system 15 using the correction unit 33, which, at its command, blocks the translation of the control signal arriving at its input I 1 , and begins to transmit to the KR 16 the control signal in an unchanged form, arriving at its input I 2 from the PID controller 31.

Осуществив эту операцию АСУ ТП 15 формирует соответствующее сообщение оператору УКПГ и начинает снижать расход осушенного газа, выходящего из МФА 4, с помощью КР 16, управляемого уже ПИД-регулятором 31. ПИД-регулятор 31 реализует этот процесс, ориентируясь на норму расхода РДЭГ , значение которой в виде сигнала 28 поступает из АСУ ТП 15 на его вход задания SP и она представлена на фиг. 3 линией 39. Это снижение расхода АСУ ТП 15 осуществляет до тех пор (см. фиг. 3 «область увеличения относительного расхода РДЭГ выше уставки»; конец области «б»), пока не станет соблюдаться условие , т.е. фактический относительный расход РДЭГ окажется в заданном для него коридоре допустимых значений. Сразу после входа (t, W) в коридор допустимых значений АСУ ТП 15 фиксирует в своей БД расход осушенного газа Q(t), при котором стало соблюдаться условие , как его новую уставку Qуст. для штатного режима работы МФА 4 и устанавливает ее значение на вход задания SP ПИД-регулятора 30 в виде сигнала 26. На фиг. 3 это событие реализуется сразу после того, как график течения процесса 38 пересечет линию уставки 37 в точке «б». Учитывая то, что измерения параметров процесса АСУ ТП 15 производит с заданной дискретностью, и инерционность самих процессов, значение новой уставки Qуст. сразу гарантирует соблюдение условия и работу установки с допустимым относительным расходом РДЭГ в рамках коридора .Having carried out this operation, the automated process control system 15 generates a corresponding message to the operator of the gas treatment plant and begins to reduce the flow rate of the dried gas leaving the MFA 4, using the KR 16, already controlled by the PID controller 31. The PID controller 31 implements this process, focusing on the RDEG flow rate , the value of which in the form of a signal 28 comes from the automated process control system 15 to its SP task input and is presented in Fig. 3 by line 39. This reduction in flow rate of the automated process control system 15 is carried out until (see Fig. 3 “the area of increasing the relative flow rate of the RDEG above the setpoint”; end of area “b”) until the condition is met , i.e. the actual relative consumption of the RDEG will be within the acceptable range specified for it. Immediately after logging in (t, W) into the corridor of permissible values, the automated process control system 15 records in its database the flow rate of dried gas Q(t), at which the condition began to be met , as its new setting Q set. for the normal operating mode of the MFA 4 and sets its value to the input of the SP task of the PID controller 30 in the form of a signal 26. In FIG. 3, this event occurs immediately after the process flow graph 38 crosses the set point line 37 at point “b”. Considering that the process parameters are measured by the automated process control system 15 with a given discreteness, and the inertia of the processes themselves, the value of the new setting Q set. immediately guarantees compliance with the condition and operation of the installation with the permissible relative consumption of RDEG within the corridor .

Одновременно АСУ ТП подает команду блоку коррекции 33 на блокировку управления потоком осушенного газа с помощью ПИД-регулятора 31 и команду на возврат управления потоком осушенного газа ПИД-регулятору 30 - возврат на штатный режим управления.At the same time, the automated process control system sends a command to the correction unit 33 to block control of the flow of dried gas using the PID controller 31 and a command to return control of the flow of dried gas to the PID controller 30 - return to the normal control mode.

Одновременно АСУ ТП 15 формирует сообщение оператору о новых параметрах работы МФА 4.At the same time, the automated process control system 15 generates a message to the operator about the new operating parameters of the MFA 4.

Если в результате перехода на управление расходом осушенного газа через МФА 4 с помощью ПИД-регулятора 31 АСУ ТП 15 не удастся найти расход осушенного газа Q(t), при котором возможен возврат на штатный режим управления, а расход газа через МФА 4 опустится до минимально-допустимого значения, которое определено паспортными характеристиками МФА, то она формирует сообщение оператору о необходимости изменения режима работы УКПГ.If, as a result of the transition to controlling the flow of dried gas through MFA 4 using the PID controller 31 of the automated process control system 15, it is not possible to find the flow of dried gas Q(t), at which a return to the normal control mode is possible, and the gas flow through MFA 4 will drop to the minimum - permissible value, which is determined by the passport characteristics of the MFA, then it generates a message to the operator about the need to change the operating mode of the gas treatment unit.

Настройку ПИД-регуляторов производят согласно общеизвестным методам, изложенным, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД-регулятор, ресурс http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.Tuning of PID controllers is carried out according to well-known methods, set out, for example, in the “Encyclopedia of Process Control Systems”, section 5.5, PID controller, resource http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.

Способ автоматического управления процессом осушки газа на МФА УКПГ, расположенных на Севере РФ, реализован на Заполярном нефтегазоконденсатном месторождении на УКПГ-1С, УКПГ-2С и УКПГ-3С ООО «Газпром добыча Ямбург» ПАО «Газпром». Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях Севера РФ.A method for automatically controlling the gas dehydration process at MFA UKPG located in the North of the Russian Federation was implemented at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field at UKPG-1S, UKPG-2S and UKPG-3S LLC Gazprom dobycha Yamburg PJSC Gazprom. The operating results showed its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other existing and newly developed gas condensate fields in the North of the Russian Federation.

Применение данного способа позволяет повысить качество управления технологическим процессом осушки газа на УКПГ, работающей в условиях Севера РФ, в рамках норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, снизить роль человеческого фактора при управлении технологическим процессом подготовки газа к дальнему транспорту, своевременно выявить и парировать возникшие нештатные ситуации в процессе подготовки газа к дальнему транспорту. Благодаря этому удается поддерживать заданное качество осушаемого газа при возникновении отклонений в ходе технологического процесса на УКПГ, исключить человеческий фактор при принятии управленческих решений и повысить оперативность в поиске причин возникновения нештатных ситуаций.The use of this method makes it possible to improve the quality of control of the technological process of gas drying at a gas treatment facility operating in the conditions of the North of the Russian Federation, within the framework of the norms and restrictions provided for by its technological regulations, to reduce the role of the human factor in managing the technological process of preparing gas for long-distance transport, to promptly identify and counteract any problems that arise emergency situations in the process of preparing gas for long-distance transport. Thanks to this, it is possible to maintain the specified quality of the dried gas in the event of deviations during the technological process at the gas treatment plant, eliminate the human factor when making management decisions and increase efficiency in finding the causes of emergency situations.

Claims (6)

1. Способ автоматического управления процессом осушки газа в многофункциональных абсорберах - МФА установок комплексной подготовки газа - УКПГ, включающий контроль средствами автоматизированной системы управления технологическими процессами - АСУ ТП УКПГ с заданной дискретностью по времени давления и температуры Твх сырого газа на входе МФА, контроль давления , температуры Твых, расхода Qфакт и температуры точки росы Тт.р.ф. осушенного газа на выходе МФА, автоматическое поддержание подачи регенерированного диэтиленгликоля - РДЭГ в МФА с учетом расхода и влагосодержания добываемого газа, концентрации РДЭГ и насыщенного диэтиленгликоля - НДЭГ, а также контроль и анализ динамики поведения фактического расхода РДЭГ Gфакт относительно рассчитываемого расхода РДЭГ Gр по модели технологического процесса и управление расходом РДЭГ, подаваемого в МФА, с помощью каскада из двух пропорционально-интегрально-дифференцирующий - ПИД регуляторов и блока коррекции массового расхода РДЭГ, реализованных на базе АСУ ТП УКПГ, отличающийся тем, что АСУ ТП УКПГ в штатном режиме работы установки управляет фактическим расходом осушенного газа Qфакт с помощью ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА, на вход задания SP которого поступает последнее значение уставки расхода осушенного газа Qуст., зафиксированное в базе данных - БД АСУ ТП, а на вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора АСУ ТП одновременно подает сигнал текущего расхода осушенного газа Qфакт, сравнивая которые он формирует на своем выходе CV управляющий сигнал, который поступает на вход I1 блока коррекции расхода осушенного газа в МФА, который транслирует его на клапан регулятор - КР, регулирующий расход осушенного газа, выходящего из МФА до тех пор, пока относительный расход РДЭГ на осушку в МФА добываемого объема газа , который в неявной форме зависит от его текущего влагосодержания W и изменяется во времени вместе с вариациями объема добываемого газа, т.е. является функцией двух переменных (t, W), не превысит значение уставки относительного расхода РДЭГ - , значение которого задает обслуживающий персонал установки с учетом вариативности технологических процессов, предварительно определив по результатам плановых исследований добываемой продукции и работы оборудования установки норму относительного расхода РДЭГ - , необходимого для осушки планируемого объема добываемого газа в МФА со средним ожидаемым влагосодержанием на период до следующих плановых исследований, и по этим установленным параметрам обслуживающий персонал назначает границы коридора в виде неравенства , в котором АСУ ТП реализует штатный режим управления работой МФА, и эти границы вводят в БД АСУ ТП, а в случае нарушения штатного режима работы МФА, когда фактический относительный расход РДЭГ (t, W) превысит значение уставки , АСУ ТП переводит управление расходом осушенного газа, выходящего из МФА, на ПИД-регулятор, который осуществляет поиск новой уставки расхода осушенного газа, при которой вновь можно будет реализовать штатный режим эксплуатации МФА с допустимым относительным расходом РДЭГ в рамках коридора , и этот перевод АСУ ТП реализует с помощью блока коррекции расхода осушенного газа в МФА, который по ее команде блокирует трансляцию управляющего сигнала, поступающего на его вход I1, и начинает транслировать на КР расхода осушенного газа сигнал управления, поступающий на вход I2 блока коррекции расхода осушенного газа с ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушенного газа, и этот ПИД-регулятор снижает расход осушенного газа, выходящего из МФА, ориентируясь на норму расхода РДЭГ , значение которой АСУ ТП подает на вход задания SP этого ПИД-регулятора, а на его вход обратной связи PV подает текущее значение относительного расхода (t, W), и снижение расхода осушаемого газа продолжается до момента, когда станет соблюдаться условие , и сразу после этого АСУ ТП фиксирует в своей БД найденный расход осушенного газа в качестве новой уставки расхода осушенного газа Qуст. и переводит управление работой МФА на штатный режим.1. A method for automatically controlling the gas drying process in multifunctional absorbers - MFA complex gas treatment plants - CGTU, including control by means of an automated process control system - PGTP automated process control system with a given pressure time discreteness and temperature T in raw gas at the MFA inlet, pressure control , temperature Tout , flow Q actual and dew point temperature T t.r.f. dried gas at the outlet of the MFA, automatic maintenance of the supply of regenerated diethylene glycol - RDEG to the MFA, taking into account the flow rate and moisture content of the produced gas, the concentration of RDEG and saturated diethylene glycol - NDEG, as well as control and analysis of the dynamics of the behavior of the actual consumption of RDEG G fact relative to the calculated consumption of RDEG G p by models of the technological process and control of the RDEG flow rate supplied to the MFA, using a cascade of two proportional-integral-differentiating PID controllers and an RDEG mass flow correction unit, implemented on the basis of the automated process control system of the gas treatment plant, characterized in that the automated process control system of the gas treatment plant is in normal operation The installation controls the actual flow rate of dried gas Q fact using a PID controller for maintaining the specified flow rate of dried gas in the MFA, the input of which receives the last value of the set point for the flow rate of dried gas Q set. , recorded in the database - DB of the automated process control system, and at the feedback input PV of this PID controller of the automated process control system it simultaneously supplies a signal of the current flow rate of dried gas Q fact , comparing which it generates a control signal at its output CV, which is supplied to the input I 1 of the block correction of the flow of dried gas in the MFA, which transmits it to the regulator valve - KR, which regulates the flow of dried gas leaving the MFA until the relative consumption of RDEG for drying in the MFA of the produced gas volume , which implicitly depends on its current moisture content W and changes over time along with variations in the volume of produced gas, i.e. is a function of two variables (t, W), will not exceed the relative flow rate setting value of the RDEG - , the value of which is set by the installation’s maintenance personnel, taking into account the variability of technological processes, having previously determined, based on the results of planned studies of the extracted products and the operation of the installation’s equipment, the rate of relative consumption of RDEG - required to dry the planned volume of produced gas in an MFA with an average expected moisture content for the period until the next planned studies, and according to these established parameters, the maintenance staff assigns the boundaries of the corridor in the form of inequality , in which the automated process control system implements the normal operating mode of the MFA, and these boundaries are entered into the database of the automated process control system, and in the event of a violation of the normal operating mode of the MFA, when the actual relative consumption of the RDEG (t, W) will exceed the set value , the automated process control system transfers the control of the flow of dried gas leaving the MFA to the PID controller, which searches for a new set point for the flow of dried gas, at which it will again be possible to implement the normal operating mode of the MFA with an acceptable relative flow rate of the RDEG within the corridor , and this translation is implemented by the automated process control system using the dried gas flow correction unit in the MFA, which, at its command, blocks the broadcast of the control signal arriving at its input I 1 , and begins to broadcast the control signal arriving at the input I 2 of the block to the dry gas flow control unit correction of the dry gas flow rate from the PID controller to search for the dry gas flow rate setting, and this PID controller reduces the flow rate of the dried gas leaving the MFA, focusing on the RDEG flow rate , the value of which the automated process control system supplies to the SP task input of this PID controller, and the current value of the relative flow rate is supplied to its feedback input PV (t, W), and the decrease in the flow rate of the gas being dried continues until the condition is met , and immediately after this, the process control system records in its database the found flow rate of dried gas as a new set point for dry gas flow rate Q set. and transfers the management of the MFA operation to normal mode. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП УКПГ регулярно определяет текущее значение относительного расхода РДЭГ (t, W), необходимого для осушки добытого газа, поступающего в данный момент в МФА, из соотношения2. The method according to claim 1, characterized in that the automated process control system of the gas treatment plant regularly determines the current value of the relative consumption of RDEG (t, W), necessary for drying the produced gas currently entering the MFA, from the relation с шагом дискретизации по времени, соответствующем проведению измерений текущих значений параметров технологических процессов средствами АСУ ТП, при этом неявную зависимость (t, W) от текущего значения влагосодержания добываемого газа W АСУ ТП учитывает автоматически путем поддержания фактической температуры точки росы Тт.р.ф. осушенного газа с фактическим расходом Qфакт(t) на выходе МФА, равной заданной температуре точки росы Тт.р.з., регулируя расход РДЭГ Gфакт(t), подаваемый в МФА для осушки добываемого газа.with a discretization step in time corresponding to measurements of current values of technological process parameters using automated process control systems, with an implicit dependence (t, W) from the current value of the moisture content of the produced gas W, the process control system takes into account automatically by maintaining the actual dew point temperature T t.r.f. dried gas with actual flow rate Q fact (t) at the outlet of the MFA, equal to the given dew point temperature T t.r.z. , regulating the consumption of RDEG G fact (t) supplied to the MFA for drying the produced gas. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП УКПГ формирует сообщение оператору УКПГ о переходе со штатного режима эксплуатации МФА на режим поиска для него новой уставки расхода осушенного газа Qуст., а по окончании поиска сообщает о новых параметрах работы этого МФА и о перераспределении плана добычи осушенного газа, подаваемого в магистральный газопровод, между технологическим нитками УКПГ.3. The method according to claim 1, characterized in that the industrial control system of the gas treatment facility generates a message to the operator of the gas treatment facility about the transition from the normal operating mode of the MFA to the mode of searching for a new set point for the flow of dried gas Q set. , and upon completion of the search, it reports on the new operating parameters of this MFA and on the redistribution of the production plan for the dried gas supplied to the main gas pipeline between the process lines of the gas treatment facility. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП УКПГ формирует сообщение оператору о необходимости изменения режима работы УКПГ, если в результате перехода на управление расходом осушенного газа через МФА с помощью ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушенного газа в случае подачи в МФА РДЭГ в объемах с относительным расходом (t, W) выше предельно допустимого относительного расхода РДЭГ, заданного уставкой , не удастся найти расход осушенного газа Q(t), при котором возможен возврат на штатный режим управления, и расход осушенного газа на выходе МФА опустился до минимально допустимого значения, которое определено паспортными характеристиками МФА.4. The method according to claim 1, characterized in that the industrial control system of the gas treatment plant generates a message to the operator about the need to change the operating mode of the gas treatment plant if, as a result of the transition to controlling the flow of dried gas through the MFA using a PID regulator, searching for the set point for the flow of dry gas in the event of supply to MFA RDEG in volumes with relative flow (t, W) above the maximum permissible relative flow rate of the RDEG specified by the setting , it will not be possible to find the flow rate of dried gas Q(t), at which a return to the normal control mode is possible, and the flow rate of dried gas at the output of the MFA has dropped to the minimum permissible value, which is determined by the passport characteristics of the MFA.
RU2023105925A 2023-03-13 Method for automatic control of gas drying process in multifunctional absorbers of complex gas treatment plants RU2803998C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803998C1 true RU2803998C1 (en) 2023-09-25

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2344339C1 (en) * 2007-07-12 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Ямбурггаздобыча Method of gas field technological processes control
US7531030B2 (en) * 1999-06-15 2009-05-12 Heath Rodney T Natural gas dehydrator and system
CN105674054A (en) * 2014-11-17 2016-06-15 罗纳德·格兰特·肖莫迪 Waste gas treatment and transportation for conserving resources and reducing emission
RU2661500C1 (en) * 2017-07-21 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method of inhibitor supply automatic control for prevention of the hydrates formation in gas gathering tails of gas condensate deposits located in the far north regions
RU2709044C1 (en) * 2019-01-09 2019-12-13 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method of automatic control of capacity of installation of low-temperature gas separation in conditions of extreme north
RU2712665C1 (en) * 2019-07-23 2020-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method of automatic control of gas drying process at plants for complex gas treatment in conditions of the north
RU2724756C1 (en) * 2019-11-18 2020-06-25 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic load distribution between gas drying process lines at gas treatment plants located in the north of russia
RU2743869C1 (en) * 2020-06-04 2021-03-01 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic load distribution between low-temperature gas separation lines at gas treatment plants using air cooling units, oil and gas condensate fields of northern russia

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7531030B2 (en) * 1999-06-15 2009-05-12 Heath Rodney T Natural gas dehydrator and system
RU2344339C1 (en) * 2007-07-12 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Ямбурггаздобыча Method of gas field technological processes control
CN105674054A (en) * 2014-11-17 2016-06-15 罗纳德·格兰特·肖莫迪 Waste gas treatment and transportation for conserving resources and reducing emission
RU2661500C1 (en) * 2017-07-21 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method of inhibitor supply automatic control for prevention of the hydrates formation in gas gathering tails of gas condensate deposits located in the far north regions
RU2709044C1 (en) * 2019-01-09 2019-12-13 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method of automatic control of capacity of installation of low-temperature gas separation in conditions of extreme north
RU2712665C1 (en) * 2019-07-23 2020-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method of automatic control of gas drying process at plants for complex gas treatment in conditions of the north
RU2724756C1 (en) * 2019-11-18 2020-06-25 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic load distribution between gas drying process lines at gas treatment plants located in the north of russia
RU2743869C1 (en) * 2020-06-04 2021-03-01 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic load distribution between low-temperature gas separation lines at gas treatment plants using air cooling units, oil and gas condensate fields of northern russia

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНДРЕЕВ Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа. - М., "Недра-Бизнесцентр", 2008. - 399 с, С. 352-354. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020088485A1 (en) Intelligent multi-pollutant ultra-low emission system and global optimization method
CN104932265B (en) A kind of control system of the denitrating flue gas based on mathematical modeling
CN105731574A (en) Evaporation treatment controlling method for wastewater from wet flue gas desulfurization
CN105278567B (en) Garbage-incineration smoke purifying control method and system based on fuzzy control
RU2680532C1 (en) Method for automatic support of the temperature mode of technological processes with the use of turboexpander aggregate on the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions
CN104722203A (en) SCR denitration control system and SCR denitration control method of heating furnace flue gas
CN112597430B (en) Operation parameter optimization method for complex rectifying tower
CN103576711B (en) Based on the chemical reactor temperature-controlled process that quantitative one-parameter PID controls
CN202542958U (en) Fully-automatic boiler water supplying and oxygen feeding device
CN102621883A (en) PID (proportion integration differentiation) parameter turning method and PID parameter turning system
DE4207144A1 (en) METHOD FOR REGULATING HEAT EXCHANGERS
RU2643884C1 (en) Method of automatic control of technological processes of gas and gas condensate wells
RU2803998C1 (en) Method for automatic control of gas drying process in multifunctional absorbers of complex gas treatment plants
CN114510098B (en) Production environment regulation and control method and system
CN105749729A (en) Ammonification system based on automatic-adjusted pH value
RU2709119C1 (en) Method for optimizing the process of washing the inhibitor from unstable gas condensate at low-temperature gas separation plants
CN103412479A (en) Method for intelligently controlling deaerators which are operated in parallel
CN102633371A (en) Full-automatic boiler feedwater oxygenating device and full-automatic boiler feedwater oxygenating method
RU2661500C1 (en) Method of inhibitor supply automatic control for prevention of the hydrates formation in gas gathering tails of gas condensate deposits located in the far north regions
RU2811554C1 (en) Method for automatical control of gas drying process at complex gas treatment plants in the far north of the russian federation
RU2803996C1 (en) Method for automatically controlling gas drying process at complex gas treatment plants in the far north of the russian federation
RU2809096C1 (en) Method for automatically controlling gas drying process at complex gas treatment plants located in the far north of the russian federation
CN109099312B (en) Cold drum or crude benzene section waste gas treatment device and intelligent pressure maintaining and oxygen controlling method
CN105836421B (en) A kind of multistage solid-handling equipment inter-linked controlling method
RU2803993C1 (en) Method for automatically controlling gas drying process on multifunctional absorbers of complex gas treatment plants located in the north of the russian federation