RU2809096C1 - Method for automatically controlling gas drying process at complex gas treatment plants located in the far north of the russian federation - Google Patents
Method for automatically controlling gas drying process at complex gas treatment plants located in the far north of the russian federation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809096C1 RU2809096C1 RU2023105933A RU2023105933A RU2809096C1 RU 2809096 C1 RU2809096 C1 RU 2809096C1 RU 2023105933 A RU2023105933 A RU 2023105933A RU 2023105933 A RU2023105933 A RU 2023105933A RU 2809096 C1 RU2809096 C1 RU 2809096C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- flow rate
- mfa
- dried gas
- dried
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 173
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 101001092910 Homo sapiens Serum amyloid P-component Proteins 0.000 abstract 5
- 102100036202 Serum amyloid P-component Human genes 0.000 abstract 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области подготовки природного газа к дальнему транспорту, в частности, к автоматическому управлению осушкой газа на установках комплексной подготовки газа (УКПГ), расположенных в районах Крайнего 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 at integrated gas treatment plants (CGTUs) located in the Far 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 в нем подача осушителя (абсорбента) в абсорбер осуществляется только с учетом расхода и влагосодержания осушенного газа (в качестве абсорбента на Крайнем Севере используется диэтиленгликоль - ДЭГ). При этом в реальном режиме не контролируется концентрация насыщенного абсорбента, отводимого из абсорбера и унос его с осушаемым газом.The disadvantage of this method is that it supplies the desiccant (absorbent) to the absorber only taking into account the flow rate and moisture content of the dried gas (diethylene glycol - DEG is used as an absorbent in the Far North). In this case, in real mode the concentration of the saturated absorbent removed from the absorber and its entrainment with the gas being dried are not controlled.
Все эти факторы в совокупности приводят к не оптимальному расходу абсорбента, подаваемого в абсорбер, и к безвозвратной потере этого ценного продукта. В результате: излишние потери абсорбента, повышенные энергетические затраты на регенерацию абсорбента, снижается качество подготовки газа к дальнему транспорту, т.е. в целом снижается эффективность процесса осушки газа на УКПГ.All these factors together lead to suboptimal consumption of the absorbent supplied to the absorber and to the irretrievable loss of this valuable product. As a result: excessive losses of the absorbent, increased energy costs for the regeneration of the absorbent, the quality of gas preparation for long-distance transport decreases, 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. При этом в реальном режиме не контролируется концентрация насыщенного абсорбента, отводимого из абсорбера и унос его с 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. In this case, in real mode the concentration of the saturated absorbent removed from the absorber and its entrainment with the gas being dried are not controlled.
Наиболее близким, по технической сущности, к заявляемому изобретению является способ автоматического управления процессом осушки газа на УКПГ в условиях Севера [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 Northern conditions [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 при достижении подачи максимально возможного количества абсорбента в многофункциональный абсорбер (МФА), далее не может поддерживать заданную температуру точки росы осушенного газа на выходе абсорбера, оператор далее должен переходить в ручной режим управления процессом.The significant disadvantages of this method are that when the maximum possible amount of absorbent has been supplied to the multifunctional absorber (MFA), it cannot then maintain the specified dew point temperature of the dried gas at the absorber outlet; the operator must then switch to manual process control mode.
Опыт эксплуатации УКПГ, расположенных в районах Крайнего Севера, показывает, что фактическая температура точки росы осушенного газа всегда на несколько градусов выше, чем теоретическая, т.е. расчетная [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 массового расхода абсорбента так, чтобы поддерживать заданное значение температуры точки росы осушенного газа на выходе абсорбера. В процессе добычи газа встречаются залповые выбросы пластовой воды из скважин, которая поступает с добываемом газом на УКПГ. Эти выбросы достаточно часто встречается на нефтегазоконденсатных месторождениях (НГКМ) Крайнего Севера на стадиях стабильной и падающей добычи газа. Как показывает опыт эксплуатации УКПГ на Крайнем Севере, при большом объеме поступления пластовой воды в сепарационную часть МФА, она не справляется с полной сепарацией добываемого газа. Часть пластовой воды просачивается в массообменную часть сепаратора, что значительно увеличивает нагрузку на нее, и после достижении максимально возможного расхода подаваемого абсорбента в МФА АСУ ТП уже не может поддерживать заданную температуру точки росы осушенного газа на выходе абсорбера. В таких случаях оператор установки вынуждено снижает расход осушаемого газа, проходящего по МФА, переходя на ручной режим управления.Experience in operating gas treatment plants located in the Far North shows that the actual dew point temperature of dried gas is always several degrees higher than the theoretical one, i.e. calculated [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 few degrees into account and corrects the calculated value mass flow rate of the absorbent so as to maintain the set value dew point temperature of the dried gas at the absorber outlet. In the process of gas production, there are volleys of formation water from wells, which comes with the produced gas to the gas treatment plant. These emissions are quite common in oil and gas condensate fields (OGCF) of the Far North at the stages of stable and declining gas production. As the experience of operating a gas treatment facility in the Far North shows, with a large volume of produced water entering the separation part of the MFA, it cannot cope with the complete separation of the produced gas. Part of the formation water seeps into the mass transfer part of the separator, which significantly increases the load on it, and after reaching the maximum possible flow rate of the absorbent supplied to the MFA, the process control system can no longer maintain the set dew point temperature of the dried gas at the absorber outlet. In such cases, the installation operator is forced to reduce the flow of dried gas passing through the MFA, switching to manual control mode.
Цель изобретения - повышение качества и эффективности управления технологическим процессом осушки газа на УКПГ, расположенных в районах Крайнего 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 Far North 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, достигаемым от реализации изобретения, является автоматическое поддержание режима подготовки газа к дальнему транспорту на УКПГ, расположенных в районах Крайнего 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 Far North 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 УКПГ, расположенных в районах Крайнего Севера РФ, включает контроль и управление основными параметрами технологического процесса осушки добываемого газа средствами АСУ ТП, которой наблюдает за динамикой поведения фактического расхода регенерированного абсорбента и рассчитываемого по модели технологического процесса расхода регенерированного абсорбента а так же следит за выполнением планового задания по объему подачи осушенного газа Q в магистральный газопровод, обеспечивая соответствие Q уставке расхода осушаемого газа 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 gas treatment plants located in the Far North of the Russian Federation includes monitoring and control of the main parameters of the technological process of drying produced gas using automated process control systems, which monitors the dynamics of the behavior of the actual consumption of regenerated absorbent and the consumption of regenerated absorbent calculated using the technological process model and also monitors the implementation of the planned target for the volume of supply of dried gas Q into the main gas pipeline, ensuring compliance of Q with the set flow rate of the dried gas
Также АСУ ТП в реальном масштабе времени с заданной дискретностью измеряет фактический расход регенерированного абсорбента подаваемого в МФА. И как только его значение достигнет максимально возможного значения, и при этом значение температуры фактической точки росы осушенного газа на выходе МФА также выйдет за рамки допустимых отклонений от ее уставки предусмотренных технологическим регламентом УКПГ, то АСУ ТП приступает к разгрузке МФА. Разгрузку МФА АСУ ТП реализует путем снижения расхода осушаемого газа через него. Для этого она подает команду блоку коррекции массового расхода осушенного газа в МФА на блокировку управляющего сигнала с выхода ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА, и переводит управление расходом осушенного газа через МФА на ПИД-регулятор поиска требуемого расхода осушаемого газа через МФА. После этого ПИД-регулятор начинает поиск требуемого расхода осушенного газа через МФА, достаточного для парирования сложившейся ситуации. Одновременно с этим АСУ ТП формирует сообщение оператору установки о переходе на режим автоматической корректировки расхода осушаемого газа через МФА.Also, the automated process control system in real time with a given discreteness measures the actual consumption of the regenerated absorbent submitted to the MFA. And as soon as its value reaches the maximum possible value, and at the same time the temperature value of the actual dew point dried gas at the outlet of the MFA will also exceed the permissible deviations from its setting provided for by the technological regulations of the gas treatment facility, then the process control system begins to unload the MFA. The automated process control system realizes unloading of the MFA by reducing the flow rate of the dried gas through it. To do this, it sends a command to the block for correcting the mass flow of dried gas in the MFA to block the control signal from the output of the PID controller to maintain the specified flow rate of the dried gas in the MFA, and transfers the control of the flow of dried gas through the MFA to the PID regulator for searching the required flow rate of the dried gas through the MFA. After this, the PID controller begins searching for the required flow of dried gas through the MFA, sufficient to counter the current situation. At the same time, the automated process control system generates a message to the installation operator about switching to the mode of automatic adjustment of the flow rate of the dried gas through the MFA.
Как только АСУ ТП найдет значение расхода осушенного газа, при котором разность значений между станет равной нулю или войдет в пределы заданных границ, которые задаются обслуживающим персоналом, т.е. не выше заданного допустимого отклонения, то она фиксирует это найденное значение расхода осушенного газа в своей базе данных (БД) как новую уставку и подает ее на вход задания SP ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА. Одновременно с этим АСУ ТП переводит блок коррекции массового расхода осушенного газа в МФА на трансляцию управляющего сигнала с выхода ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа на клапан-регулятор (КР) расхода осушенного газа. В результате этого переключения ПИД-регулятор поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА будет далее управлять потоком осушенного газа через него, используя новое значение уставки. Одновременно с этим переключением АСУ ТП формирует сообщение оператору о новых параметрах работы установки.As soon as the process control system finds the dry gas flow rate at which the difference in values between will become equal to zero or will fall within the specified boundaries, which are set by the operating personnel, i.e. is not higher than a given permissible deviation, then it records this found value of the dry gas flow rate in its database (DB) as a new setpoint and submits it to the input of the SP task of the PID controller for maintaining the specified dry gas flow rate in the MFA. At the same time, the automated process control system switches the dry gas mass flow correction unit in the MFA to transmit the control signal from the output of the PID controller for maintaining the specified flow rate of the dried gas to the control valve (VR) for the dry gas flow rate. As a result of this switch, the PID controller for maintaining a given flow rate of dry gas in the MFA will further control the flow of dry gas through it using the new set point value. Simultaneously with this switching, the automated process control system generates a message to the operator about the new operating parameters of the installation.
Перевод управления на режим поиска требуемого расхода осушаемого газа через МФА АСУ ТП реализует благодаря тому, что выход ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА подключен к входу 1Ъ а выход ПИД-регулятора поиска требуемого расхода осушаемого газа через МФА подключен к входу 12 блока коррекции расхода осушенного газа в МФА, который по команде АСУ ТП, в зависимости от ситуации, транслирует сигнал управления на КР расхода осушенного газа с одного из своих входов.The control switch to the mode of searching for the required flow rate of drying gas through the MFA is implemented by the automated process control system due to the fact that the output of the PID controller for maintaining the specified flow rate of drying gas in the MFA is connected to input 1 b and the output of the PID regulator for searching the required flow rate of drying gas through the MFA is connected to input 1 2 blocks for correcting the flow of dried gas in the MFA, which, at the command of the automated process control system, depending on the situation, transmits a control signal to the control unit for the flow of dried gas from one of its inputs.
АСУ ТП формирует сообщение оператору о необходимости изменения режима работы УКПГ, если в результате поиска требуемого значения расхода осушенного газа не удается найти такой расход осушенного газа, при котором разность значений между станет нулевой или войдет в пределы заданных границ, т.е. выходит за рамки допустимого отклонения, и не удается вернуть расход регенерированного ДЭГ (РДЭГ) в рамки заданных границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ.The automated process control system generates a message to the operator about the need to change the operating mode of the gas treatment plant if, as a result of searching for the required value of the dry gas flow rate, it is not possible to find such a dry gas flow rate at which the difference in values between will become zero or will fall within the specified boundaries, i.e. goes beyond the permissible deviation and the flow cannot be returned regenerated DEG (RDEG) within the specified boundaries provided for by the technological regulations of the gas treatment plant.
Основной аппарат технологии осушки газа на УКПГ, расположенных в районах Крайнего Севера, является МФА. Его принципиальная технологическая схема представлена на фиг. 1, а структурная схема автоматического управления МФА показана на фиг. 2. На фиг. 1 использованы следующие обозначения:The main device for gas drying technology at gas processing plants located in the Far North is the MFA. Its basic technological diagram is shown in Fig. 1, and the block diagram of automatic control of the MFA is shown in Fig. 2. 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 расхода осушенного газа;10 - dry gas flow sensor;
11 - датчик контроля массового расхода РДЭГ;11 - RDEG mass flow control sensor;
12 - датчик температуры точки росы осушенного газа;12 - dew point temperature sensor of dried gas;
13 - КР расхода РДЭГ;13 - RDEG flow rate control;
14 - многопараметрический датчик для измерения концентрации и расхода насыщенного ДЭГ (НДЭГ);14 - multi-parameter sensor for measuring the concentration and consumption of saturated DEG (LDEG);
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 расхода РДЭГ (поступает с датчика 11 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 32);21 - signal of actual consumption of RDEG (arrived from
22 - сигнал рассчитанного значения массового расхода РДЭГ, необходимого для осушки газа, (поступает на вход 1Х блока коррекции 30);22 - signal of the calculated value of the mass flow rate of the RDEG required for drying the gas (enters the input 1 X of the correction block 30);
23 - сигнал фактической температуры точки росы осушенного газа (поступает с датчика 12 на вход обратной связи PV ПИД-регуляторов 27 и 29);23 - signal of the actual dew point temperature of the dried gas (arrived from
24 - сигнал уставки температуры точки росы осушенного газа (поступает на вход задания SP ПИД-регуляторов 27 и 29);24 - dew point temperature setpoint signal dried gas (supplied to the SP task input of
25 - сигнал текущего расхода осушенного газа (поступает с датчика 10 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 28);25 - signal of the current flow rate of dried gas (supplied from
26 - сигнал уставки расхода осушенного газа (поступает из АСУ ТП 15 на вход задания SP ПИД-регулятора 28);26 - signal of the dry gas flow rate set point (comes from the automated
27 - ПИД-регулятор поддержания температуры точки росы осушенного газа;27 - PID controller for maintaining the dew point temperature of the dried gas;
28 - ПИД-регулятор поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА 4;28 - PID controller for maintaining a given flow rate of dried gas in MFA 4;
29 - ПИД-регулятор поиска требуемого расхода осушаемого газа через МФА 4;29 - PID controller for searching for the required flow rate of the gas to be dried through MFA 4;
30 - блок коррекции массового расхода РДЭГ;30 - RDEG mass flow correction unit;
31 - блок коррекции расхода осушенного газа в МФА 4;31 - block for correcting the flow of dried gas in MFA 4;
32 - ПИД-регулятор поддержания расхода РДЭГ;32 - PID controller for maintaining RDEG flow rate;
33 - управляющий сигнал, подаваемый с выхода CV ПИД-регулятора 32 на КР 13 расхода РДЭГ;33 - control signal supplied from the CV output of the
34 - управляющий сигнал, подаваемый с выхода блок коррекции расхода осушенного газа 31 на КР 16.34 - control signal supplied from the output of the dry gas
ПИД-регуляторы 27, 28, 29, 32 и блоки коррекции 30 и 31 реализованы на базе АСУ ТП УКПГ.
Способ автоматического управления процессом осушки газа на УКПГ, расположенных в районах Крайнего Севера РФ, реализуют следующим образом.A method for automatically controlling the gas drying process at gas treatment plants located in the Far North of the Russian Federation 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, который 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 мас.%. 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
НДЭГ собирается на полуглухой тарелке массообменной секции 6 МФА 4 и его через линию отвода 19 отводят 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 абсорбера 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 taken through the
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
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
- температура и давление сырого газа на входе МФА 4 (соответственно, датчики 2 и 3);- temperature and pressure raw gas at the input of MFA 4 (
- концентрация НДЭГ ХНДЭГ (многопараметрический датчик расхода 14);- concentration of NDEG X NDEG (multi-parameter flow sensor 14);
- температура давление расход Q и температура точки росы осушенного газа (соответственно, датчики 7, 8, 10 и 12). Количество РДЭГ, необходимого для подачи в МФА 4 определяют по- temperature pressure flow Q and dew point temperature dried gas (
формуле [см., стр. 111, Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. - М.: Недра, 1986. - 261 с. ]:formula [see, page 111, Bekirov T.M., Shatalov A.T. Collection and preparation for transportation of natural gases. - M.: Nedra, 1986. - 261 p. ]:
где - рассчитанный необходимый расход РДЭГ;Where - calculated required consumption of RDEG;
- удельное количество извлекаемой влаги в результате осушки газа в МФА 4, кг/1000 м3; - specific amount of moisture extracted as a result of gas drying in MFA 4, kg/1000 m 3 ;
- влагосодержание поступающего и осушенного газа в МФА 4, соответственно, кг/1000 м3; - moisture content of incoming and dried gas in MFA 4, respectively, kg/1000 m 3 ;
- концентрация РДЭГ. - RDEG concentration.
Значения 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.]:Values determined from Bukachek’s formula [see. p. 14, Klyusov, V.A. Technological calculations of absorption gas drying systems. Reference manual. Publisher: Tyumen: TyumenNIIgiprogaz. 140 pages; 2002]:
Значение концентрации в АСУ ТП 15 поступает с многопараметрического датчика контроля 14 (в качестве датчика 14 можно использовать массовые расходомеры фирм KROHNE из серии OPTIMASS или Micro Motion фирмы Метран).Concentration value the
Значение концентрации в АСУ ТП 15 поступает из цеха регенерации УКПГ, который поддерживает необходимое значение концентрации ДЭГ и его температуры в пределах заданных границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ.Concentration value in the
Поддержание заданного значения температуры точки росы осушаемого газа обеспечивает каскадная схема из двух ПИД-регуляторов 27 и 32 блока коррекции 30 массового расхода РДЭГ.Maintaining the set dew point temperature The gas being dried is provided by a cascade circuit of two
Значение заданного расхода осушенного газа в МФА 4 поддерживают ПИД-регуляторы 28 и 29, выходы которых подключены, соответственно, к входам I1 и I2 блока коррекции 31, который по команде АСУ ТП 15 переводит управление расходом осушенного газа либо на ПИД-регулятор 28, либо на ПИД-регулятор 29. Соответствующий сигнал управления 34 с выхода блока коррекции 31 поступает на КР 16, регулирующий расход осушенного газа, выходящего из МФА 4.The value of the specified flow rate of dried gas in MFA 4 is supported by
ПИД-регулятор 27 поддержания температуры точки росы осушенного газа, отслеживает в реальном масштабе времени отклонение фактического значения температуры точки росы от ее уставки . Для этого на вход задания SP ПИД-регулятора 27 подают сигнал 24 уставки температуры точки росы которая назначается по ОСТ 51.40-93. Одновременно, на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора, подают сигнал 23 фактического значения температуры точки росы регистрируемой датчиком 12. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 27 на своем выходе CV формирует значение поправки Δ, необходимой для корректировки рассчитанного АСУ ТП 15 значения массового расхода РДЭГ по формуле (1), и подает ее на вход Ь блока коррекции 30 массового расхода РДЭГ. Одновременно на вход I1 блока коррекции 30 АСУ ТП 15 подает сигнал значения массового расхода РДЭГ, рассчитанный по формуле (1).
Получив эти два сигнала, блок 30 формирует скорректированное значение массового расхода РДЭГ, используя следующие выражения:Having received these two signals, block 30 generates the corrected value mass flow rate of RDEG using the following expressions:
Для управления подачей РДЭГ в МФА 4 используют ПИД-регулятор 32 поддержания расхода РДЭГ. Для этого на его вход задания SP подают сигнал скорректированного значения расхода РДЭГ - , поступающий с выхода блока коррекции 30. Одновременно на вход PV обратной связи данного ПИД-регулятора подают сигнал фактического расхода РДЭГ - , поступающий с датчика 11. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 32 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал 33, который подает на КР 13 расхода РДЭГ. В результате этого обеспечивается автоматическое управление подачей необходимого количества РДЭГ в МФА 4, достаточного для осушки газа до заданной температуры точки росы.To control the supply of RDEG to MFA 4, a
Если значения параметров технологического процесса находятся в рамках границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ, блок коррекции 31 транслирует на свой выход без изменения управляющий сигнал с выхода ПИД-регулятора 28, реализуя штатный режим автоматического управления расходом осушенного газа, поступающего в МГП.If the values of the process parameters are within the boundaries provided for by the technological regulations of the gas treatment plant, the
Если АСУ ТП 15 в ходе технологического процесса обнаружит, что расход подаваемого абсорбента в МФА достиг своего максимально возможного значения, и далее она не может поддерживать заданную температуру точки росы осушенного газа на выходе этого абсорбера, т.е. отклонение между выходит за рамки допустимых ограничений, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ, то АСУ ТП 15 формирует сообщение оператору о необходимости корректировки расхода осушаемого газа в МФА 4 и приступает к разгрузке МФА 4, т.е. к снижению расхода осушаемого газа в МФА 4. Одновременно с этим АСУ ТП 15 подает команду блоку коррекции 31 на блокировку управляющего сигнала с выхода ПИД-регулятора 28, который поступает на вход I1 блока коррекции 31, и переводит управление расходом осушенного газа через МФА на ПИД-регулятор 29, с выхода которого управляющий сигнал поступает на вход I2 блока коррекции 31. Осуществив эту операцию АСУ ТП начинает поиск оптимального значения расхода осушенного газа МФА 4 с помощью ПИД-регулятора 29, управляющего его потоком с помощью КР 16, для парирования сложившейся ситуации.If the automated
Как только АСУ ТП 15 найдет расход осушенного газа при котором разность значений между станет равной к нулю или войдет в пределы заданных границ, которые задаются обслуживающим персоналом (не выше заданного допустимого отклонения), то система фиксирует это найденное значение расхода осушенного газа как новую уставку в своей БД и подает ее в виде сигнала 26 на вход задания SP ПИД-регулятора 28. Одновременно с этим АСУ ТП 15 переводит блок коррекции 31 на трансляцию управляющего сигнала ПИД-регулятора 28 на КР 16, после чего она далее будет управлять расходом осушенного газа в МФА 4, используя новое значение уставки. Одновременно АСУ ТП формирует сообщение оператору о новых параметрах работы установки.As soon as the automated
Если в результате поиска значения расхода осушенного газа АСУ ТП не удается найти такой расход осушенного газа, при котором разность значений между станет равной к нулю или войдет в пределы заданных границ и вернуть расход РДЭГ в рамки заданных границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ, то АСУ ТП формирует сообщение оператору о необходимости изменения режима работы УКПГ.If, as a result of searching for the value of the dry gas flow rate of the automated process control system, it is not possible to find such a dry gas flow rate at which the difference in values between becomes equal to zero or enters the specified limits and returns the flow rate RDEG within the specified boundaries provided for by the technological regulations of the CGTU, then the automated process control system generates a message to the operator about the need to change the operating mode of the CGTU.
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 УКПГ, расположенных в районах Крайнего Севера 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 gas processing facilities located in the Far North of the Russian Federation was implemented at the Zapolyarnoe oil and gas condensate field at UKPG-1S, UKPG-2S and UKPG-3S by Gazprom Dobycha Yamburg LLC, 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, и снизить роль человеческого фактора при управлении технологическим процессом подготовки газа к дальнему транспорту. Благодаря этому удается поддерживать заданное качество осушаемого газа на 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, and to reduce the role of the human factor in managing the technological 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 (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809096C1 true RU2809096C1 (en) | 2023-12-06 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7531030B2 (en) * | 1999-06-15 | 2009-05-12 | Heath Rodney T | Natural gas dehydrator and system |
| RU127177U1 (en) * | 2012-11-21 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" | INSTALLATION FOR GAS PREPARATION WITH REMOTE CONTROL TERMINAL AND USE OF AUTOMATIC CONTROL PROGRAM COMPLEX BY TECHNOLOGICAL PROCESS |
| 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 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7531030B2 (en) * | 1999-06-15 | 2009-05-12 | Heath Rodney T | Natural gas dehydrator and system |
| RU127177U1 (en) * | 2012-11-21 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" | INSTALLATION FOR GAS PREPARATION WITH REMOTE CONTROL TERMINAL AND USE OF AUTOMATIC CONTROL PROGRAM COMPLEX BY TECHNOLOGICAL PROCESS |
| 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АНДРЕЕВ Е.Б., КЛЮЧНИКОВ А.И. И ДР. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И ГАЗА. - МОСКВА., НЕДРА-БИЗНЕСЦЕНТР, 2008. - С. 352-354 (399 СТР.). * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| 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 | |
| RU2692164C1 (en) | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to the main condensate line, using the air cooling apparatus, at the units of low-temperature gas separation in areas of the far north | |
| CN109126408A (en) | A kind of wet desulphurization device and intelligent control method | |
| CN101554995A (en) | Energy-saving air separation oxygenerator | |
| CN102600625A (en) | Process for removing chloride ions by combing with ammonium sulfate drying system | |
| CN103170233B (en) | Method for improving reliability and availability of limestone-gypsum flue gas desulfurization system | |
| CN102621883A (en) | PID (proportion integration differentiation) parameter turning method and PID parameter turning system | |
| RU2697208C1 (en) | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north | |
| RU2809096C1 (en) | Method for automatically controlling gas drying process at complex gas treatment plants located in the far north of the russian federation | |
| CN202542958U (en) | Fully-automatic boiler water supplying and oxygen feeding device | |
| RU2709119C1 (en) | Method for optimizing the process of washing the inhibitor from unstable gas condensate at low-temperature gas separation plants | |
| CN107381922A (en) | A kind of desulfurizing waste water processing device and smoke processing system | |
| CN113041808A (en) | Method and system for controlling adding amount of lime slurry and cooling water in deacidification tower | |
| CN103941661A (en) | Sludge dehydration, desiccation and incineration integrated control system | |
| CN109603453B (en) | Method for controlling limestone feeding amount in circulating fluidized bed boiler | |
| CN102633371A (en) | Full-automatic boiler feedwater oxygenating device and full-automatic boiler feedwater oxygenating method | |
| RU2803998C1 (en) | Method for automatic control of gas drying process in multifunctional absorbers of complex gas treatment plants | |
| RU2811554C1 (en) | Method for automatical control of gas drying process at complex gas treatment plants in the far north of the russian federation | |
| 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 | |
| RU2811555C1 (en) | Method for automatic control of gas drying process in multifunctional absorbers of complex gas treatment plants | |
| US20160115058A1 (en) | Control apparatus and method for a sewage plant | |
| RU2803996C1 (en) | Method for automatically controlling gas drying process at complex gas treatment plants in the far north of the russian federation | |
| RU2805067C1 (en) | Method for automatic load distribution between gas drying trains at complex gas treatment plants | |
| CN114895555A (en) | Coal-fired unit furnace coal holographic input environmental protection system optimization method | |
| RU2804000C1 (en) | Method for automatic load distribution between gas drying trains at complex gas treatment plants |