Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2474753

(19)

RU

(11)

2474753

(13)

C2

(51) МПК F17D5/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011117664/06, 05.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

05.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 05.05.2011

(43) Дата публикации заявки: 10.11.2012

(45) Опубликовано: 10.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 1341505 А1, 30.09.1987. SU 746265 А, 07.07.1980. SU 834479 А, 30.05.1981. KZ 22530 А4, 17.05.2010. UA 69025 А1, 15.08.2004. JP 7146263 А, 06.06.1976. JP 51138946 А, 30.11.1976.

Адрес для переписки:

115191, Москва, 4-й Рощинский пр-д, 19, ООО "ФинЮрКонсалт", А.Э. Рудакову

(72) Автор(ы):

Арабский Анатолий Кузьмич (RU),

Дьяконов Александр Александрович (RU),

Гункин Сергей Иванович (RU),

Завьялов Сергей Владимирович (RU),

Вить Геннадий Евгеньевич (RU),

Куклин Сергей Семенович (RU),

Соснин Михаил Леонидович (RU),

Талыбов Этибар Гурбанали оглы (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" (RU)

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ГАЗА В ГАЗОСБОРНОМ ШЛЕЙФЕ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ УСТАНОВОК КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

(57) Реферат:

Способ предназначен для своевременного устранения потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций. Способ осуществляют следующим образом. Измеряют средствами телеметрии температуру газа в начале шлейфа - t H и объемный расход газа куста в нормальных условиях - Q, а температуру окружающей среды - t 0 и фактическую температуру газа t Ф в конце шлейфа измеряют посредством автоматизированных систем управления технологическими процессами. Измеренные значения t H , t 0 , Q, t Ф используют для определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду К Ф , которое сравнивают с максимально допустимым его значением А, и если будет выявлено соотношение К Ф >А, то устанавливают факт нарушения нормального режима работы скважин и шлейфа. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду и контроль его динамики в реальном масштабе времени. 1 ил.

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к определению коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) установок комплексной подготовки газа (УКПГ) газоконденсатных месторождений Крайнего Севера.

Известен способ определения коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду в газосборных шлейфах, который заключается в том, что коэффициент теплопередачи газа в окружающую среду определяют с учетом местных условий укладки газопровода и эксплуатационных данных. (Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. / Под ред. А.К.Дерцекяна. Л.: Недра, 1977. 519 с.).

Существенным недостатком известного способа является то, что теплопередача от газа к стенке трубы и в металле трубы не учитывается.

В известном способе при подземной укладке газопровода коэффициент теплопередачи от газа в грунт определяют в зависимости от теплопроводности грунтов, которая зависит от объемной влажности грунтов в зоне укладки газопровода. Если известны эти данные, то графическим путем вручную, определяют коэффициент теплопроводности грунта, после чего с учетом этого коэффициента и глубины заложения газопровода графическим путем определяют коэффициент теплопередачи газа в окружающую среду. Учитывая неопределенность всех этих условий, способ позволяет сделать лишь грубую оценку коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду в первом приближении.

При надземной укладке газопровода на опорах по известному способу коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду определяют аналитическим путем по формуле:

где D - наружный диаметр газопровода, мм;

в - скорость ветра в расчетный период в районе прохождения трассы газопровода, м/сек, которую можно определить, например, по «Справочнику по климату СССР»;

T s -средняя по длине участка газопровода температура окружающей среды, К.

Существенным недостатком указанного способа является крайняя низкая точность определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду и низкая оперативность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду в газосборных шлейфах, который заключается в том, что коэффициент теплопередачи газа в окружающую среду определяют с учетом местных условий укладки газопровода и эксплуатационных данных. (См. Кривошеин Б.Л. Теплофизические расчеты газопроводов. - М.: Недра, 1982. 168 с.).

Существенным недостатком указанного способа является то, что фактические значения коэффициентов теплопередачи, определенные по эксплуатационным данным, как показывают натурные измерения, не совпадают с расчетными значениями. Это связано с тем, что теплофизические свойства грунтов вблизи трубы, учитываемые при расчете их свойств, отличаются от их показателей в естественных условиях.

Низкая оперативность определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду, связанная с тем, что для определения указанного коэффициента осуществляют сбор необходимой информации в определенный период эксплуатации последующей обработкой, что требует достаточно длительного времени.

В результате использование указанного способа для определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду весьма ограничено.

Задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков, повышение точности определения коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду и контроль его динамики в реальном масштабе времени.

Поставленная задача решается и технический результат достигается за счет того, что способ определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду газа в газосборном шлейфе включает учет условий укладки газопровода и эксплуатационные данные, при этом производят непрерывное или с заданном шагом квантования измерение базовых параметров работы скважины или куста газовых скважин, используя телеметрию, в том числе температуры газа в начале шлейфа - t н , объемного расхода газа куста в нормальных условиях - Q, а фактическую температуры газа t ф в конце шлейфа (на входе установок комплексной подготовки газа) и температуру окружающей среды - t 0 измеряют посредством технических средств АСУ ТП и, используя измеренные значения t н , t 0 , Q, t ф , определяют значение коэффициента теплопередачи в окружающую среду К ф из соотношения

после чего вычисленное значение К Ф сравнивают с максимально допустимым его значением А, и если будет выявлено соотношение К Ф >А, то устанавливают факт - нормальный режим работы скважин и шлейфа нарушен, т.к. в шлейфе кроме газа присутствует выше допустимой нормы иной фактор (газовый гидрат, пластовая вода, механические примеси), и принимают соответствующие превентивные меры по устранению потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций в работе газопромыслового шлейфа, при этом в соотношении для расчета коэффициента теплопередачи в окружающую среду К Ф используют следующие параметры:

D - диаметр газопровода;

- плотность газа;

с р - теплоемкость газа при постоянном давлении;

l - длина газопровода;

t - поправка, учитывающая влияние скорости и направления ветра, занесение шлейфа снегом и качество изоляции шлейфа, вводимая оператором индивидуально для каждого шлейфа.

Способ реализуют следующим образом.

Используя телеметрию, производят непрерывное или с заданном шагом квантования измерение базовых параметров работы скважины или куста газовых скважин. В том числе, измеряют температуру газа в начале шлейфа - t н и объемный расход газа куста в нормальных условиях - Q, температуру окружающей среды - t 0 и фактическую температуру газа t Ф в конце шлейфа (на входе УКПГ) измеряют посредством АСУ ТП. Измеренные значения t н , t 0 , Q, t ф используют для определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду К Ф из следующего соотношения:

где D - диаметр газопровода;

- плотность газа;

с р - теплоемкость газа при постоянном давлении;

l - длина газопровода;

t - поправка, учитывающая влияние скорости и направления ветра, занесение шлейфа снегом и качество изоляции шлейфа.

Опыт эксплуатации внутрипромысловых газосборных шлейфов на газоконденсатных месторождениях Крайнего Севера показал, что величина t составляет от 1°С до 10°С. Меньшее значение величины поправки, не больше 5°С, принимается в летний период, когда отсутствует занесение шлейфа снегом и хорошее состояние изоляции. Величина поправки более 5°С используется в зимний период и при изношенной изоляции шлейфа. Значение t вводится в базу данных АСУ ТП УКПГ оператором для каждого шлейфа с учетом факторов, влияющих на этот параметр.

Значение К Ф определяют из соотношения (1) стандартными методами, например, методом итераций. Получаемые значения К Ф строят в виде графика временной функции (см. фиг.).

Таким образом, определение коэффициента теплопередачи в окружающую среду в реальном масштабе времени позволяет в оперативном режиме диагностировать состояние шлейфа (шлейфов). Заранее известно, что при нормальном режиме работы куста (кустов), в том числе шлейфа, значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду не должны перевешать определенную границу (линия А, см. фиг.). Если в ходе эксплуатации газосборного шлейфа выяснится, что коэффициент теплопередачи в окружающую среду пересек указанную границу, можно твердо констатировать, что нормальный режим работы скважин и шлейфа нарушены, т.к. в шлейфе кроме газа присутствует выше допустимой нормы иной фактор (газовый гидрат, пластовая вода, механические примеси). Благодаря этому в оперативном режиме появляется возможность оценить режим работы куста и шлейфа, своевременно принимать меры по устранению аварийных и других нештатных ситуаций в работе газопромыслового шлейфа.

Заявляемое изобретение отработано и реализовано на газовых промыслах ООО «Газпром добыча Ямбург».

Применение данного способа позволяет увеличить достоверность информации, поступающей в АСУ ТП, оперативно выявлять потенциальную возможность отказа газосборного шлейфа, и тем самым повысить эффективность принимаемых управленческих решений и улучшить условия работы обслуживающего персонала на УКПГ, а также снизить численность персонала, занятого обслуживанием промысла.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду газа в газосборном шлейфе, включающий учет условий укладки газопровода и эксплуатационные данные, отличающийся тем, что производят непрерывное или с заданном шагом квантования измерение базовых параметров работы скважины или куста газовых скважин, используя телеметрию, в том числе температуры газа в начале шлейфа - t н , объемного расхода газа куста в нормальных условиях - Q, а фактическую температуру газа t ф в конце шлейфа (на входе установок комплексной подготовки газа) и температуру окружающей среды - t 0 измеряют посредством технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами, и, используя измеренные значения t н , t 0 , Q, t ф , определяют значение коэффициента теплопередачи в окружающую среду К ф из соотношения

после чего вычисленное значение К ф сравнивают с максимально допустимым его значением А, и если будет выявлено соотношение К ф >А, то устанавливают факт - нормальный режим работы скважин и шлейфа нарушен, т.к. в шлейфе кроме газа присутствует выше допустимой нормы иной фактор (газовый гидрат, пластовая вода, механические примеси), и принимают соответствующие превентивные меры по устранению потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций в работе газопромыслового шлейфа, при этом в соотношении для расчета коэффициента теплопередачи в окружающую среду К ф используют следующие параметры:

D - диаметр газопровода;

- плотность газа;

с р - теплоемкость газа при постоянном давлении;

l - длина газопровода;

t - поправка, учитывающая влияние скорости и направления ветра, занесение шлейфа снегом и качество изоляции шлейфа, вводимая оператором индивидуально для каждого шлейфа.

РИСУНКИ