[发明专利]一种用于气液分离器的液位‑压力联动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于气液分离器液位稳定控制的方法，特别是关于一种石油工程多相流体控制技术领域中陆地和海上油田气液分离器的压力-液位联动控制方法。

背景技术

海洋油气田开采过程中，为了降低开采成本，提高输运效率，常通过海底混输管道和立管将采出的油-气-水多相混合物输送到海上平台，为了在平台上进行气液分离,同时避免集输管道-立管中发生段塞流或严重段塞流时影响海上油气田的正常生产，立管出口需安装一台气液分离器。在陆地油气输送过程中，油田接转站、联合站和集输泵站也广泛应用气液分离器对原油进行气液分离。

目前，气液分离器内液位-压力的控制有变压控制和定压控制两种。变压控制虽能稳定分离器内液位高低，但不能提供稳定压力，对于分离器前的段塞控制机构和分离器后的处理设备都会带来不利影响，此外，变压控制还会对电潜泵、自喷井及发电系统产生不良影响，因此，海上采油平台多采用定压控制方案。传统定压控制采用自力式调节阀、液位传感器、控制器和出油阀等装置单独调节压力和液位，使其维持在一个相对稳定的范围，但是对于液量骤变的情况，这种控制方式不利于液位的稳定。如能通过控制算法自动判别分离器上下阀门开度范围，实现压力-液位联动控制，将进一步提高海洋油气田开发效率，保障海上平台下游工艺设备平稳运行和安全生产。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够同时稳定气液分离器内液位和压力的用于气液分离器的液位-压力联动控制方法

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于气液分离器的液位-压力联动控制方法，其包括以下步骤：1)设置一包括液位-压力运算控制模块、第一气动调节阀、第二气动调节阀、第一截止阀、第二截止阀、压力传感器和浮子液位计的液位-压力联动控制装置；2)预先设定液位高度目标值H_aim、气相压力目标值P_aim、第一气动调节阀的开度初始值上限K_{1init_upper}、开度初始值下限K_{1init_lower}和第二气动调节阀的开度初始值上限K_{2init_upper}、开度初始值下限K_{2init_lower}；压力传感器实时检测气液分离器内的气相压力P，浮子液位计实时检测分离器内的液位高度H，气相压力P和液位高度H均传输至液位-压力运算控制模块；3)判断气相压力P是否大于预设气相压力目标值P_aim，液位-压力运算控制模块根据接收到的气相压力信号和阀门开度初始值计算得到第一气动调节阀的阀门开度值K₁，并将计算得到阀门开度值K₁反馈给第一气动调节阀动作；4)预设压力波动误差dP＝10％·P_aim，判断压力测量值最大值P_upper和最小值P_lower的差值ΔP与压力波动误差dP之间的关系：如果ΔP＜dP，则液位-压力运算控制模块通过控制第一气动调节阀的开度对气液分离器内的气相压力P进行简单控制；如果ΔP＞dP，则修正第一气动调节阀的阀门开度初始值；5)重复步骤3)和步骤4)，利用修正后的第一气动调节阀的阀门开度初始值上限K′_{1init_upper}、下限K′_{1init_lower}和对开度值K₁进行下一个调节周期计算，调节开度，直到重新记录的压力测量值最大值P_upper和最小值P_lower的差值ΔP满足ΔP＜dP；6)判断液位测量值H是否大于预设液位高度目标值H_aim，液位-压力运算控制模块根据接收到的液位高度信号和阀门开度初始值计算得到第二气动调节阀的阀门开度值K₂，并反馈给第二气动调节阀动作；7)预设液位波动误差dH＝10％·H_aim，判断液位液位测量最大值H_upper和最小值H_lower的差值ΔH与液位波动误差dH之间的关系：如果ΔH＜dH，则液位-压力运算控制模块通过控制第二气动调节阀的开度对气液分离器内的液位高度H进行简单控制；如果ΔH＞dH，则修正第二气动调节阀的阀门开度初始值；8)重复步骤6)和步骤7)，利用修正后的第二气动调节阀的阀门开度初始值上限K′_{2init_upper}、下限K′_{2init_lower}和对开度值K₂进行下一个调节周期计算，调节开度，直到重新记录的液位测量值最大值H_upper和最小值值H_lower的差值ΔH满足ΔH＜dH；9)预设气相压力P的误差范围为(P_{err_lower},P_{err_upper})和液位高度H的误差范围(H_{err_lower},H_{err_upper})，液位-压力运算控制模块对气液分离器内的气相压力P和液位高度H进行简单控制；10)气液分离器内的气相压力P和液位高度H都进行简单控制后，预设液位高度调节范围为(H_min,H_max)，由液位-压力运算控制模块对接收到的液位高度H进行判断：如果液位高度H满足H∈(H_min,H_max)，则液位-压力运算控制模块对气液分离器内的气相压力P和液位高度H都进行简单控制；如果液位高度H满足H∈(H_{err_lower},H_min)，则液位-压力运算控制模块控制关闭第二气动调节阀，通过控制第一气动调节阀的开度K₁对气液分离器内的气相压力P简单控制控制，同时等待气液分离器内的液位恢复；如果液位高度H满足H∈(H_max,H_{err_upper})，则液位-压力运算控制模块控制关闭第一气动调节阀，通过控制第二气动调节阀的开度K₂对气液分离器内的气相压力P和液位高度H进行联动控制；11)液位-压力运算控制模块判断接收到的气相压力P是否超出误差范围(P_{err_lower},P_{err_upper})，并判断接收到的液位高度H是否超出误差范围(H_{err_lower},H_{err_upper})，完成对气液分离器的液位-压力联动控制。