§ 2. Автоматическое управление добычей промысла

Основная задача автоматического управления добычей газового промысла заключается в поддержании ее в соответствии с газопотреб­лением. Потребителями газа являются магистральные газопроводы, близлежащие населенные пункты и предприятия.

Известно, что газопотребление носит нестационарный характер и различно в различные времена года, дни недели и часы суток. Не­обходимо оперативно согласовывать число материальных потоков во всех звеньях добычи и потребления газа путем управления производительностью промысла. Задача заключается в том, чтобы обес­печить постоянное давление на входе компримирующих агрегатов, т. е. согласовывать производительность промысла с количеством от­бираемого магистральным газопроводом газа.

С целью стабилизации давления на выходе промыслового газо­сборного коллектора на промысле выделяют две группы скважин: скважины, дебит которых регулируют в целях компенсации внешних возмущений, и скважины, дебит которых поддерживают в течение длительного промежутка времени постоянным. Объединив регулиру­емые скважины на одном сборном пункте (СП), получают регулиру­емый СП. Остальные СП с нерегулируемыми скважинами являются базовыми. Задача поддержания постоянного давления в промысло­вом газосборном коллекторе решается путем автоматического изме­нения пропускной способностью регулируемого СП. Если он не мо­жет компенсировать изменение отбора газа, то диспетчер промысла изменяет в допустимых пределах дебит базовых скважин, после чего вступает в действие автоматическая система изменения пропускной способности регулируемого СП.

Схема автоматического управления пропускной способностью ре­гулируемого СП показана на рис. 21.2. Давление на выходе измеря­ется манометром с пневмопреобразователем типа МП-П2, выходной сигнал которого поступает на автоматический пропорционально-ин­тегральный регулятор 26 типа ПР3.21, установленный на вторичном регистрирующем приборе 2в типа ПВ 10.13. Вторичный прибор снаб­жен переключателем на автоматическое и дистанционное управление ручным задатчиком. При рассогласовании текущего и заданного значений давления ПИ-регулятор выдает корректирующий импульс параллельно на все системы автоматического регулирования дебита скважин. При помощи переключателя вторичного прибора 2в можно перейти на ручное управление, а при помощи ручного задатчика — дистанционно изменить задание регуляторам 1г дебита скважин.

Система автоматического регулирования дебита скважины состо­ит из камерной диафрагмы 1а, дифманометра с пневмовыходом 16, блока извлечения квадратного корня 1в типа ПФ 1.17, пропорциональ­но-интегрального регулятора 1г типа ПР3.21, вторичного регистриру­ющего прибора 1к типа ПВ10.13, регулирующего штуцера 1л типа ШРП-1, прибора умножения сигнала на постоянный коэффициент 1е типа ПФ1.9 и блока ограничения сигнала 1д типа ПП11.1.

При помощи прибора 1е достигается требуемое соотношение меж­ду дебитами различных скважин. Если из всех скважин допускается одинаковый отбор газа, этот прибор исключается из системы. Блок ограничения сигнала 1д поддерживает дебит скважины в допусти­мых пределах. На рис. 21.2 показан один такой блок, но на практике устанавливают два: один — для ограничения по максимуму, другой— по минимуму.

Системы могут работать в следующих режимах.

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

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

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

Режим дистанционного управления регулиру­ющим штуцером. Переключатель вторичного прибора 1к нахо­дится в положении «ручное». Вы­ходной сигнал регулятора 1г от­ключен от регулирующего штуцера 1л, и последний управляется сиг­налом ручного задатчика прибо­ра 1к.

В

озможность изменения режима делает систему гибкой и повышает ее надежность. При отказе отдель­ных элементов не прекращается функционирование системы в це­лом.

Дебит скважин регулируют на базовых сборных пунктах при по­мощи систем, отличающихся от рассмотренной отсутствием регуля­тора давления 26, блоков 1е и 1д. Заданные значения расхода газа устанавливаются оператором. Ког­да сборный пункт является необ­служиваемым объектом, задание регуляторам устанавливается дис­петчером промысла по системе телемеханики. Для этого сигнал, при­шедший с диспетчерского пункта на контролируемый, при помощи электропневмопреобразователя преобразуется в пневматический сиг­нал и вводится в камеры задания регуляторов расхода. В остальном действие системы такое же.

Применяемый для регулирования дебита скважин исполнитель­ный механизм—регулирующий штуцер ШРП-1 — представляет со­бой устройство с проходным отверстием переменного сечения и мемб­ранным пневмоприводом. Он рассчитан на давление 32 МПа и имеет условное проходное отверстие, равное 100 мм.

Схема устройства ШРП-1 приведена на рис. 21.3. В корпусе 1 регулирующего устройства расположены вкладыши 3, 4 и заслонка. Вкладыш 3 неподвижен, а вкладыш 4 может совершать возвратно-поступательное движение вместе с заслонкой 2. Уплотнение между вкладышем 3 и корпусом 1 выполнено резиновым кольцом. Такое же уплотнение между заслонкой и вкладышем 3. Заслонка 2 перемеща­ется в двух направляющих типа «ласточкина хвоста».

Пневмопривод штуцера состоит из нижней 13 и верхней 14 кры­шек, между которыми защемлена мембрана 15 штока 7. Нижний ко­нец штока связан с заслонкой 2, а верхний при помощи гайки 21 прикреплен к подвижной втулке 22 позиционера 23. Мембрана 15 расположена на диске 16, нижний торец которого опирается на подвиж­ную втулку 22. На диске укреплен указатель 12, перемещающийся при работе штуцера относительно неподвижной шкалы 11. Внутри цилиндра, приваренного к нижней крышке мембраны, между втул­ками 9 и 22 расположена пружина 10, натяжение которой регулиру­ется резьбовой втулкой 9. Пневмопривод крепится к корпусу регули­рующего устройства при помощи соединительной втулки 8, уплотнен­ной резиновыми кольцами 5 и 6. На нижней крышке 13 закреплен по­зиционер 23 со штоком, упирающимся в диск 16. К позиционеру подво­дится воздух под давлением р_пит==0,25 МПа с управляющим давле­нием р==20—100 кПа от автоматического регулятора. От позицио­нера через штуцер 20 управляющий сигнал ру поступает в надмембранную плоскость. Под действием этого давления мембрана развива­ет усилие, при котором перемещается вниз шток 7 с заслонкой 2 и вкладышами 3. При этом проходное сечение регулирующего штуцера уменьшается. Перемещение штока с заслонкой, а следовательно, и проходное сечение штуцера пропорционально значению управляюще­го давления.

Регулирующий штуцер комплектуется сменными вкладышами, по­зволяющими изменять рабочее проходное отверстие в диапазонах: 30—21; 25—16; 20—11; 18—8 мм при изменении управляющего сиг­нала от 20 до 100 кПа. При отказе автоматического регулятора или ручного задатчика проходное сечение штуцера изменяется вручную вращением винта 18, который при этом нажимает на тарель 17, что приведет к перемещению штока 7 с заслонкой.

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