Способ и система для ввода ингибитора гидратообразования при добыче и подготовке углеводородного сырья к транспортировке и хранению

007551 Область техники Предлагаемое изобретение относится к системам автоматизированного ввода ингибитора гидратообразования в поток природного газа при его добыче, транспортировке и хранении. Предшествующий уровень техники Известны следующие системы ввода ингибитора гидратообразования: SU 1409980. МПК G05D 11/13. Устройство для управления подачей ингибитора гидратообразования в поток природного газа,опубликовано 15.07.88 Бюл.26, SU 1308995, МПК G05D 11/00. Устройство для ввода ингибитора гидратообразования в поток газа, опубликовано 07.05.87 Бюл.17. Наиболее близким аналогом является:"Система ввода ингибиторов гидратообразования и коррозии". Кийко Е.К., Бырко В.Я Карачун Ф.М. Газовая промышленность, 1973 г. Системы такого рода обеспечивают постоянное нагнетание ингибитора из приемной емкости и распределение его по отдельным точкам впрыска с возможностью изменения количества ингибитора ручной регулировкой. Подсистема нагнетания жидкости включает основной и резервный насосы, а также предохранительно-переливной клапан, обеспечивая требуемое давление нагнетания при транспортировке ингибитора из приемной емкости к точкам впрыска. Подсистема распределения ингибитора включает следующие устройства (на каждой технологической линии): регулятор расхода жидкости, изменяющий расход жидкости с помощью ручных задатчиков и автоматически поддерживающий заданный расход при возмущениях и пульсациях в системе нагнетания, аварийную сигнализацию о нарушении режима ввода ингибитора, приборы для изменения текущего значения расхода и давления после регулятора, запорные вентили и обратные клапаны. Первоначальный этап создания систем управления процессом ввода ингибитора (при групповой схеме его подачи) состоял в поддержании заданного на худший случай расхода: это так называемые системы стабилизированного ввода ингибиторов гидратообразования. Недостатком данной системы является то, что подача ингибитора на каждую точку ввода не может быть осуществлена независимо и в реальном времени. Сущность изобретения Задачами изобретения являются: 1) независимая подача ингибитора на каждую точку ввода; 2) определение расхода ингибитора с высокой степенью точности на каждой точке ввода (дифференциально) и общего расхода по газовому промыслу; 3) расчет необходимого количества ингибитора гидратообразования системой программнотехнического комплекса и выдача задания исполнительным устройствам на подачу вычисленного количества ингибитора; 4) автоматическое поддержание необходимой производительности насосов подачи ингибитора; 5) поддержание необходимого расхода по точкам ввода в режиме реального времени; 6) автоматизированное - дистанционное или ручное - дистанционное регулирование расхода ингибитора на каждую точку ввода, измерение расхода ингибитора на каждой точке ввода и общего расхода ингибитора по всей системе; 7) регулирование расхода двумя ступенями, общий расход регулируется через блок управления производительностью насосов путем изменения частоты вращения вала электродвигателя насосов и в точках ввода расход регулируется клапанами регулятора расхода; 8) неограниченное количество точек ввода ингибитора; 9) возможность регулирования подачи ингибитора из расчетного количества или по дискретной схеме. Достигаемый технический результат заключается в независимой подаче ингибитора на каждую точку ввода с определением и регулированием расхода ингибитора с высокой степенью точности на каждой точке ввода и общего расхода по газовому промыслу. Указанный технический результат достигается тем. что рассчитывают необходимое количество ингибитора для каждой из по крайней мере двух точек ввода, затем подают ингибитор гидратообразования на вход по крайней мере двух насосов для подачи ингибитора в напорный трубопровод ингибитора, затем распределяют ингибитор по точкам ввода путем разделения общего потока ингибитора с напорного трубопровода в трубопроводы ведущие к узлам распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода, измеряют давление на выходе каждого по крайней мере из двух насосов и давление в напорном трубопроводе, фиксируют изменение расхода ингибитора в одной из точек ввода ингибитора по изменению давления на выходе насоса подачи ингибитора в соответствующую точку ввода по отношению к давлению в напорном трубопроводе, регулируют общий расход ингибитора за счет изменения производительности насосов подачи ингибитора с одновременным открытием разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора для снижения давления ингибитора в напорном трубопроводе. Кроме этого, дополнительно регулируют расход ингибитора по каждой точке ввода путем изменения положения соответствующего штока клапана регулятора расхода по каждой точке ввода. Кроме этого, при нехватке производительности насосов выдают команду на пуск дополнительного насоса на минимальной производительности с одновременным открытием разгрузочного регулирующего-1 007551 клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора. Кроме этого, отслеживают количество открытых клапанов в режиме реального времени и в случае закрытия всех клапанов подают команду на открытие разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора и снижают производительность насосов до минимального значения. Кроме этого, изменение производительности насосов подачи ингибитора по точкам ввода осуществляют через изменение частоты вращения вала электродвигателей насосов по силовому кабелю. Указанный технический результат в части системы достигается тем, что она содержит блок поддержания давления в напорном трубопроводе, который соединен через по меньшей мере два датчика давления насосов с по меньшей мере двумя насосами подачи ингибитора и через канал обмена информацией и управления соединен с блоком программно-технического комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом который через канал обмена информацией и управления соединен с блоком управления, распределения и регулирования ингибитора, который соединен с по меньшей мере двумя узлами распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода, которые соединены через блок фильтров очистки ингибитора . расходомер, датчик давления напорного трубопровода и датчики давления насосов с по меньшей мере двумя насосами подачи ингибитора и через разгрузочный регулирующий клапан соединены с по меньшей мере двумя расходными емкостями ингибитора ,причем блок программно-технического комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом связан по каналу обмена информации и управления с блоком управления производственным процессом, который связан по силовым кабелям снабжения энергией с электродвигателями насосов подачи ингибитора. Кроме этою, узлы распределения и регулирования ингибитора на обводной линии состоят из входного вентиля, который соединен с ручным клапаном регулятора для ручного регулирования расхода ингибитора, который соединен с выходным вентилем. Кроме этого, узлы распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода на основной линии состоят из входного вентиля, который соединен с расходомером - счетчиком ингибитора, который соединен с клапаном регулятора расхода ингибитора, который соединен с выходным вентилем, который соединен с обратным клапаном. Системой программно-технического комплекса (далее ПТК) выполняется расчет необходимого количества ингибитора гидратообразования и выдаются задания исполнительным устройствам на подачу вычисленного количества ингибитора. ПТК автоматически поддерживает необходимый расход по точкам ввода в режиме реального времени и поддерживает необходимую производительность насосов подачи ингибитора. Осуществляется двух ступенчатое автоматизированное дистанционное или ручное дистанционное регулирование расхода ингибитора на каждую точку ввода. Возможности системы по регулированию расхода ингибитора: 1) клапаном регулятором расхода ингибитора (15) через систему управления клапаном: автоматически дистанционно посредством программно-технического комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом (29) (далее ПТК АСУ ТП), управляется ПТК АСУ ТП через канал информации о положении и управлении клапаном регулятором расхода (21); ручное дистанционное посредством ПТК АСУ ТП, управляется манипуляциями человека (оператора системы) через систему управления по каналу информации о положении и управлении клапаном регулятором расхода (21). при помощи блока управления исполнительным механизмом клапана регулятора задается положение штока клапана регулятора и, соответственно, расход ингибитора; ручное местное управление манипуляциями человека (оператора системы) через систему управления клапаном по месту установки узла распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода (12),при помощи блока управления исполнительным механизмом клапана регулятора задается положение штока клапана регулятора и, соответственно расход, ингибитора; ручное местное управление манипуляциями человека (оператора системы) путем механического перемещения штока клапана регулятора по месту установки узла распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода (12) задается положение штока клапана регулятора и, соответственно, расход ингибитора; 2) ручным клапаном регулятора для ручного регулирования расхода ингибитора (23) манипуляциями человека (оператора системы) путем механического перемещения штока клапана регулятора по месту установки узла распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода (12) задается положение штока клапана регулятора и, соответственно, расход ингибитора. Общий расход ингибитора регулируется через блок управления производительностью насосов путем изменения частоты вращения вала электродвигателя насосов и в точках ввода клапанами регулятора расхода. Количество точек ввода ингибитора неограниченно. ПТК регулирует подачу ингибитора из расчетного количества или по дискретной схеме распределения. ПТК интегрируема в общую автоматизированную систему управления технологическим процессом газового промысла. Краткое описание чертежей На чертеже приведена схема устройства для ингибирования гидратообразования при добыче и под-2 007551 готовке углеводородного сырья к транспортировке и хранению. Устройство для осуществления заявленного способа содержит: расходную емкость ингибитора (1), трубопровод подачи ингибитора (2), насос подачи ингибитора (3), датчик давления насоса (4), блок поддержания давления в напорном трубопроводе ингибитора (5) (далее БПДНТ), канал передачи информации о давлении на выходе с насоса ингибитора (6), напорный трубопровод ингибитора (7), датчик давления напорного трубопровода (8), канал передачи информации о давлении в напорном трубопроводе ингибитора (9), расходомер (10), блок фильтров очистки ингибитора (11), узел распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода (12), входной вентиль (13), расходомер - счетчик ингибитора (14), клапан регулятор расхода ингибитора (15), выходной вентиль (16), обратный клапан (17), точку ввода (18), канал связи о расходе от расходомера - счетчика ингибитора (19), блок управления, распределения и регулирования ингибитора (20), канал информации о положении и управлении клапаном регулятора расхода (21), входной вентиль (22), ручной клапан регулятора для ручного регулирования расхода ингибитора (23), выходной вентиль (24), блока управления производительностью насосов (25) (далее БУПН), силовой кабель снабжения электродвигателя насоса ингибитора энергией (26), разгрузочный регулирующий клапан регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора (27), канал управления разгрузочным регулирующим клапаном регулятором давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора (28), далее НТК АСУ ТП (29), канал обмена информацией и управления (30). Блок поддержания давления в напорном трубопроводе (5) по каналу передачи информации о давлении на выходе с насоса ингибитора (6) соединен через датчик давления насоса (4) с насосом подачи ингибитора (3) и через канал обмена информацией и управления (3) с блоком программно-техническою комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом (29). который через канал обмена информацией и управления (30) соединен с блоком управления, распределения и регулирования ингибитора (20). который соединен с узлом распределения и регулирования ингибитора (12) по точкам ввода (18), который соединен через блок фильтров очистки ингибитора (11), расходомер (10),датчик давления напорного насоса (8) и датчик давления насоса (4) с насосом подачи ингибитора (3) и через разгрузочный регулирующий клапан (2) с расходной емкостью ингибитора (1), причем блок программно-технического комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом (29) связан по каналу обмена информации и управления (30) с блоком управления производственным процессом (25), который связан по силовому кабелю снабжения энергией (26) с электродвигателем насоса подачи ингибитора (3). Устройство работает следующим образом: ингибитор гидратообразования из расходных емкостей(1) через трубопровод подачи ингибитора (2) поступает на вход насосов подачи ингибитора (3), давление на выходе каждого насоса контролируется датчиком давления (4), передающим информацию на блок поддержания давления в напорном трубопроводе ингибитора (5) через канал передачи информации о давлении на выходе насоса подачи ингибитора (6), далее после нагнетания ингибитор поступает в напорный трубопровод ингибитора (7), давление на котором также контролируется датчиком давления (8) через канал передачи информация о давлении в напорном трубопроводе ингибитора (9), далее ингибитор через расходомер (10) поступает на блок-фильтров очистки ингибитора (11) и далее на узлы распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода (12). Узел распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода на основной линии состоит из: входного вентиля (13), расходомера - счетчика ингибитора (14), клапана регулятора расхода ингибитора (15), выходного вентиля (16), обратного клапана (17). Далее ингибитор поступает на точку ввода (18). Информация о расходе с расходомера - счетчика ингибитора по каналу связи (19) поступает на блок управления, распределения и регулирования ингибитора(20). На блок управления, распределения и регулирования ингибитора также поступает по каналу (21) информация о положении и управлении клапаном регулятора расхода и выдаются сигналы по регулировке расхода. Узел распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода на обводной линии состоит из: входного вентиля (22), ручного клапана регулятора (23) для ручного регулирования расхода ингибитора, выходного вентиля (24). Стабилизация заданного давления в напорном трубопроводе осуществляется посредством ПТК АСУ ТП (29) путем изменения производительности насосов через изменение частоты вращения вала электродвигателя с БУПН (25) по силовому кабелю снабжения электродвигателя насоса ингибитора энергией (26). При отсутствии расходов по каналам узла распределения и в целях предотвращения остановки насосов открывается разгрузочный регулирующий клапан регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора (27), управляемый блоком поддержания давления в напорном трубопроводе ингибитора через канал (28) ПТК АСУ ТП устанавливает минимальную производительность насосов. Проводится увеличение или уменьшение производительности насосов за счет регулирования частоты вращения вала двигателя при помощи ПТК АСУ ТП. Средствами ПТК АСУ ТП выполняется расчет необходимого количества ингибитора гидратообразования по установленным методикам и для конкретных условий работы комплекса исходя из информации, предоставленной АСУ ТП газового промысла. ПТК АСУ ТП выдает команду исполнительным механизмам о подаче необходимого количества ингибитора на заданные точки ввода. Производится распределение и подача ингибитора с проверкой и поддержанием заданных ПТК АСУ ТП расходов по каж-3 007551 дой точке ввода и периодической подачей ингибитора на каждую точку ввода. Контроль и управление за процессом производится ПТК АСУ ТП через каналы обмена информацией и управления (30). По рассчитанным значениям расхода ингибитора на каждую точку ввода узла производится распределение и регулирование расхода ингибитора. ПТК АСУ ТП выдает задание по расходу ингибитора. Далее выдается аналоговый либо цифровой сигнал на изменение положение клапана регулятора расхода от узла распределения и регулирования расхода ингибитора и при необходимости корректируется ПТК АСУ ТП. То есть происходит распределение ингибитора по каждой точке ввода ингибитора в режиме реального времени. Появляющиеся возмущения по давлению ингибитора в нагнетательном трубопроводе компенсируются изменением производительности насосов через БУПН. ПТК АСУ ТП получает информацию о величине избыточного давления в напорном трубопроводе ингибитора с датчика, установленного на выходе блока насосов, сравнивает ее с заданной величиной и формирует управляющее воздействие на регулятор частоты вращения вала электродвигателя насосов. Количество работающих насосов определяется их производительностью и необходимым количеством подачи ингибитора в текущий момент времени, при нехватке производительности насосов ПТК АСУ ТП выдает команду на пуск дополнительного насоса на минимальной производительности с одновременным открытием через БПДНТ разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора. Насосы поддерживают определенное давление в напорном трубопроводе ингибитора (7). Производительность насосов зависит от частоты вращения вала двигателя. Таким образом, регулируя частоту вращения вала двигателя изменяется производительность насосов. Блок поддержания давления в напорном трубопроводе ингибитора (5) выдает команду на частоту вращения двигателя одновременно получая информацию с датчика давления (8) через канал передачи информация о давлении в напорном трубопроводе ингибитора (9). если давление высокое, то частота вращения двигателей насосов снижается, если низкое, то увеличивается в процентном соотношении с определенным тагом увеличения. При резком росте давления в напорном трубопроводе ингибитора (9) помимо снижения частоты вращения двигателей насос в работу вступает система защиты от превышения давления, открывается разгрузочный регулирующий клапан регулятор давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора (27) управляемый блоком поддержания давления в напорном трубопроводе ингибитора через канал (28). Давление снижается до определенного значения в напорном трубопроводе ингибитора (7). Насосы работают в единый напорный трубопровод ингибитора(7). Распределение ингибитора по точкам ввода производится путем разделения общего потока с напорного трубопровода ингибитора в трубопроводы, ведущие к узлам распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода(12). То есть от одного трубопровода ответвляются более мелкие трубопроводы к узлам распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода. Насосы работают в единый трубопровод, в нем поддерживается определенное давление и с него происходит распределение ингибитора на узлы ввода. Применение способа ингибирования гидратообразования при добыче и подготовке углеводородного сырья к транспортировке и хранению позволяет успешно осуществлять периодическую подачу ингибитора исходя из количества подаваемого ингибитора, время начала и окончания подачи. Работой ПТК АСУ ТП обеспечивается автоматическое открытие и закрытие регулирующих клапанов в узлах ввода и распределения ингибитора с подачей ингибитора в соответствующие временные промежутки в заданном количестве. ПТК АСУ ТП отслеживает количество открытых клапанов в режиме реального времени и в случае закрытия всех клапанов подает команду на открытие разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора, а также на снижение производительности насосов до минимального значения. Насосы при этом не останавливаются. За счет применения независимой подачи ингибитора на каждую точку ввода при определенных режимах подачи исключается взаимное влияние регуляторов расхода друг на друга. При значительном увеличении расхода через один регулятор вследствие снижения входного давления в напорном трубопроводе ингибитора не уменьшается расход через другие регуляторы. То есть на новом техническом уровне имеется возможность осуществлять производственные операции ввода ингибитора гидратообразования при добыче и подготовке углеводородного сырья к транспортировке и хранению. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Настоящее изобретение может быть осуществлено с получением заявленного технического результата, а именно: независимая подача ингибитора на каждую точку ввода с определением и регулированием его расхода с высокой степенью точности на каждой точке ввода и общего расхода по газовому промыслу. Опыты показывают, что указанный технический результат может быть достигнут только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленного изобретения, отраженных в формуле изобретения Указанные в ней отличия дают основание сделать вывод о новизне данного технического решения, а совокупность испрашиваемых притязаний в связи с их неочевидностью - об изобретательском уровне, что было показано выше. Соответствие критерию промышленная применимость предложенного способа доказывается как его реализацией, так и отсутствием в заявленных притязаниях какихлибо практически трудно реализуемых в промышленных масштабах признаков.-4 007551 При осуществлении изобретения применяются известные технические средства, а именно: расходная емкость ингибитора, трубопроводы, насосы, датчики давления, расходомеры, фильтры очистки, вентили, клапаны регуляторы. Блок поддержания давления в напорном трубопроводе (5), блок управления распределением и регулированием ингибитора (20), блок управления производительностью насосов (25), программнотехнический комплекс автоматизированной системы управления производственным процессом (29) выполнены на основе комбинированной элементной базы с радиоэлектронными блоками и программными средствами. В качестве каналов связи и передачи информации могут выступать как проводные, так и безпроводные линии. Таким образом, настоящее изобретение может быть осуществлено с реализацией заявленного назначения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ ввода ингибитора гидратообразования, заключающийся в том, что рассчитывают необходимое количество ингибитора для каждой по крайней мере из двух точек ввода, затем подают ингибитор гидратообразования на вход по крайней мере двух насосов для подачи ингибитора в напорный трубопровод ингибитора, затем распределяют ингибитор по точкам ввода путем разделения общего потока ингибитора с напорного трубопровода в трубопроводы, ведущие к узлам распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода, отличающийся тем, что измеряют давление на выходе каждого по крайней мере из двух насосов и давление в напорном трубопроводе, фиксируют изменение расхода ингибитора в одной из точек ввода ингибитора по изменению давления на выходе насоса подачи ингибитора в соответствующую точку ввода по отношению к давлению в напорном трубопроводе, регулируют общий расход ингибитора за счет изменения производительности насосов подачи ингибитора с одновременным открытием разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора для снижения давления ингибитора в напорном трубопроводе. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно регулируют расход ингибитора по каждой точке ввода путем изменения положения соответствующего штока клапана регулятора расхода по каждой точке ввода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нехватке производительности насосов выдают команду на пуск дополнительного насоса на минимальной производительности с одновременным открытием разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отслеживают количество открытых клапанов в режиме реального времени и в случае закрытия всех клапанов подают команду на открытие разгрузочного регулирующего клапана регулятора давления между напорным трубопроводом и трубопроводом подачи ингибитора и снижают производительность насосов до минимального значения. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение производительности насосов подачи ингибитора по точкам ввода осуществляют через изменение частоты вращения вала электродвигателей насосов по силовому кабелю. 6. Система для ввода ингибитора гидратообразования, отличающаяся тем, что содержит блок поддержания давления в напорном трубопроводе, который соединен через по меньшей мере два датчика давления насосов по меньшей мерс с двумя насосами подачи ингибитора и через канал обмена информацией и управления соединен с блоком программно-технического комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом, который через канал обмена информацией и управления соединен с блоком управления, распределения и регулирования ингибитора, который соединен по меньшей мере с двумя узлами распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода, которые соединены через блок фильтров очистки ингибитора, расходомер, датчик давления напорного трубопровода и датчики давления насосов по меньшей мере с двумя насосами подачи ингибитора и через разгрузочный регулирующий клапан соединены по меньшей мере с двумя расходными емкостями ингибитора, причем блок программно-технического комплекса автоматизированной системы управления производственным процессом связан по каналу обмена информацией и управления с блоком управления производственным процессом, который связан по силовым кабелям снабжения энергией с электродвигателями насосов подачи ингибитора. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что узлы распределения и регулирования ингибитора на обводной линии состоят из входного вентиля, который соединен с ручным клапаном регулятора для ручного регулирования расхода ингибитора, который соединен с выходным вентилем. 8. Система по п.6, отличающаяся тем, что узлы распределения и регулирования ингибитора по точкам ввода на основной линии состоят из входного вентиля, который соединен с расходомером - счетчиком ингибитора, который соединен с клапаном регулятора расхода ингибитора, который соединен с выходным вентилем, который соединен с обратным клапаном.