天然氣生產(chǎn)井自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】天然氣生產(chǎn)井自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓智能控制系統(tǒng)屬于天然氣開發(fā)生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】及自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)是在天然氣田開發(fā)生產(chǎn)過程中利用計算機(jī)、PLC、相關(guān)工藝設(shè)備和測量儀表等構(gòu)成的智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過自動化技術(shù)與天然氣開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合的方法，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于天然氣井的生產(chǎn)工藝中，對氣井產(chǎn)量和井口壓力進(jìn)行自動控制，可根據(jù)生產(chǎn)需要隨時自動調(diào)整控制生產(chǎn)井天然氣產(chǎn)量和井口壓力，也可為更好地優(yōu)化天然氣田開發(fā)速度、實現(xiàn)最佳開采效果提供了技術(shù)方法和保障。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外不同類型的天然氣田生產(chǎn)井的生產(chǎn)控制，同時對高含硫酸氣氣田生產(chǎn)井具有針對性地智能監(jiān)控報警功能。
【專利說明】天然氣生產(chǎn)井自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓智能控制系統(tǒng)
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]天然氣生產(chǎn)自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓智能控制系統(tǒng)屬于天然氣開發(fā)生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】及工業(yè)自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，是自動化技術(shù)與天氣開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)。
二、【背景技術(shù)】
[0002]天然氣田生產(chǎn)集輸系統(tǒng)包括天然氣生產(chǎn)井、天然氣加熱爐、天然氣集輸?shù)戎饕糠郑烊粴馍a(chǎn)井產(chǎn)量和井口壓力的控制是天然氣生產(chǎn)集輸?shù)暮诵目刂撇糠?。目前國?nèi)通常采用人工操作控制、遠(yuǎn)程人工控制、單一流量自動控制方式，即人工或半自動控制方式，天然氣流量(氣井產(chǎn)量)與壓力還未達(dá)到同時實現(xiàn)有效的自動控制的技術(shù)水平。天然氣生產(chǎn)井自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓控制系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的人工操作控制和傳統(tǒng)單變量PID自動控制的局限，采用先進(jìn)的智能控制技術(shù)，實現(xiàn)了對天然氣生產(chǎn)井的自動定產(chǎn)穩(wěn)壓和自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓控制功能，對天然氣生產(chǎn)、天然氣加熱爐運(yùn)行、天然氣穩(wěn)定集輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。該系統(tǒng)是在天然氣田開發(fā)生產(chǎn)過程中利用計算機(jī)、PLC、相關(guān)工藝設(shè)備和測量儀表等構(gòu)成的智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過自動化技術(shù)與天然氣開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合的方法，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于天然氣井的生產(chǎn)工藝中，對氣井產(chǎn)出天然氣流量和井口壓力進(jìn)行自動控制，可根據(jù)生產(chǎn)需要隨時自動調(diào)整控制生產(chǎn)井天然氣產(chǎn)量和井口壓力，也可為提高天然氣田開發(fā)生產(chǎn)的自動化水平、更好地優(yōu)化天然氣田開發(fā)速度、實現(xiàn)最佳開采效果提供了技術(shù)方法和保障。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外不同類型的天然氣田生產(chǎn)井的生產(chǎn)控制，同時對高含硫酸氣氣田生產(chǎn)井具有針對性地智能監(jiān)控報警功能。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、智能控制系統(tǒng)工藝流程
[0004]天然氣從生產(chǎn)井按工藝流程經(jīng)過一級、二級、三級節(jié)流閥及加熱爐一級、二級加熱盤管、孔板流量計向下游輸 送。天然氣壓力大致從Pc^ P1^ P2、P3逐級下降，達(dá)到需要的外輸壓力P3。由于天然氣壓力降低、體積膨脹，熱力學(xué)溫度從Tc^TpTyT3逐級降低，需要用加熱爐對其加熱，以滿足集輸要求。如圖1所示，控制工藝流程中采用流量、壓力串級調(diào)節(jié)嵌套式結(jié)構(gòu)，第一個關(guān)鍵參數(shù)流量Q的控制由孔板流量計FIT和二級節(jié)流閥(流量調(diào)節(jié)閥)組成閉環(huán)控制回路完成，第二個關(guān)鍵參數(shù)P2的控制由壓力變送器PIT-P2和三級節(jié)流閥(壓力調(diào)節(jié)閥)組成閉環(huán)控制回路完成。其它參數(shù)TyTyPc^PpP3隨流量Q和壓力P2變化的而變化，只采取檢測、范圍控制和超限報警方式。
[0005]2、智能控制系統(tǒng)主要硬件構(gòu)成
[0006]不同天然氣井采用均可采用上述同一種工藝流程，但工藝設(shè)備儀表材質(zhì)及規(guī)格選型應(yīng)隨天然氣雜質(zhì)組分、氣井產(chǎn)能和地層壓力相應(yīng)調(diào)整。系統(tǒng)硬件按功能分工藝部分、儀表部分、主機(jī)部分、控制線路等幾部分。工藝部分由相關(guān)工藝管線、天然氣加熱爐、工藝閥門等組成；儀表部分由4套壓力變送器、4套溫度變送器、I套流量計、兩級電動調(diào)節(jié)閥、組成；主機(jī)部分由PLC控制器、計算機(jī)、機(jī)柜及主機(jī)輔助部分?？刂凭€路包括測量線路、控制線路、通訊線路等。
[0007]3、智能控制系統(tǒng)軟件編程
[0008]軟件按功能結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲查詢模塊、流量壓力智能控制模塊、天然氣加熱爐溫度控制模塊、智能識別診斷和應(yīng)急處理報警模塊、ESD應(yīng)急關(guān)井模塊、通訊模塊、人機(jī)操作對話模塊等。軟件部分應(yīng)用先進(jìn)的智能控制方法進(jìn)行編程，使系統(tǒng)具有多種卓越的功能和智能化特點，是系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1工藝流程圖
[0010]圖2智能控制系統(tǒng)控制原理框圖
[0011]圖3軟件功能結(jié)構(gòu)圖
五、【具體實施方式】
[0012]1、工藝部分依據(jù)天然氣開發(fā)生產(chǎn)工藝技術(shù)要求進(jìn)行研究設(shè)計、經(jīng)過現(xiàn)場安裝和試驗驗證其技術(shù)方案的科學(xué)性和適用性。天然氣從生產(chǎn)井按工藝流程經(jīng)過一級、二級、三級節(jié)流閥及加熱爐一級、二級加熱盤管、孔板流量計向下游輸送。天然氣壓力大致從Po、P1^ p2、P3逐級降低，達(dá)到需要 的外輸壓力P3。由于天然氣壓力降低、體積膨脹，熱力學(xué)溫度從T。、T1, T2, T3逐級降低，需要用加熱爐對其加熱，以滿足集輸要求。
[0013]2、硬件部分結(jié)合工藝具體技術(shù)參數(shù)要求和生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況設(shè)計選取工藝管線設(shè)備、儀表和主機(jī)、線路等。工藝設(shè)備儀表材質(zhì)及規(guī)格選型與天然氣雜質(zhì)組分、氣井產(chǎn)能和井口壓力相適應(yīng)。經(jīng)過現(xiàn)場安裝和試驗驗證方案的科學(xué)性和適用性。
[0014]3、軟件編程針對檢測參數(shù)、控制對象的特點及實際操作控制的需要精心設(shè)計開發(fā)，發(fā)揮PLC、計算機(jī)軟件編程技術(shù)優(yōu)勢開發(fā)出多個功能模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲查詢模塊、流量壓力智能控制模塊、天然氣加熱爐溫度控制模塊、智能識別診斷和應(yīng)急處理報警模塊、ESD應(yīng)急關(guān)井模塊、通訊模塊、人機(jī)操作對話模塊等。軟件應(yīng)用軟件數(shù)字濾波、軟件線性化、智能控制、智能識別等多項先進(jìn)技術(shù)，使系統(tǒng)具有很高的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、安全性。已經(jīng)過現(xiàn)場安裝和試驗驗證該軟件的先進(jìn)性和適用性。
【權(quán)利要求】
1.控制系統(tǒng)名稱及功能描述:天然氣生產(chǎn)井自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓智能控制系統(tǒng)，同義名稱有:天然氣生產(chǎn)井自動調(diào)產(chǎn)調(diào)壓智能控制技術(shù)，天然氣生產(chǎn)井智能控制系統(tǒng)，天然氣井智能化生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，智能化天集氣站天然氣加熱爐控制系統(tǒng)，集氣站天然氣加熱爐二三級節(jié)流閥智能控制系統(tǒng)。名稱描述中“天然氣”包括“酸性天然氣(簡稱酸氣)”，“控制系統(tǒng)”同稱“監(jiān)控系統(tǒng)”，“智能控制”包含“自動控制”。
2.控制系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成的整體配套組合內(nèi)容,含整體實物及功能。
3.控制系統(tǒng)硬件配套及組合方式，包括工藝儀表流程內(nèi)容、主機(jī)系統(tǒng)。
4.控制系統(tǒng)軟件及其功能。
5.所采用的具體智能控制技術(shù)方案和方法。包括二級節(jié)流閥開度流量關(guān)系線性優(yōu)化方案，偏差e(t)_控制量u(t)關(guān)系優(yōu)化方案，偏差積分i(t)_控制量u (t)優(yōu)化方案，流量壓力延時控制優(yōu)化方案，相關(guān)故障智能識別報警技術(shù)方法。
【文檔編號】G05B19/418GK103809528SQ201210441070
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】韓燕君, 李紅軍, 王和琴, 張分殿, 寧海春 申請人:河南宏天實業(yè)有限公司, 濮陽市卓奧石油科技有限公司