Система для визначення кількості газу у підземному резервуарі, побудованому у пластах кам’яної солі

Система для визначення кількості газу у підземному резервуарі, побудованому у пластах кам'яної солі, що містить логічний контролер, який розташовується на поверхні над підземним сховищем газу, та датчики температури і тиску, які розташовуються у порожнині підземного сховища газу, при цьому виходи датчиків температури і тиску підключені до відповідних входів логічного контролера. Пропонована корисна модель відноситься до систем, призначених для вимірів кількості газу у штучних підземних порожнинах у пластах кам'яної солі, що використовують як сховища для природного газу. Під час проведення патентно-інформаційних досліджень авторами не виявлені пристрої, які б використовували для вимірів кількості газу у штучних підземних порожнинах у пластах кам'яної солі, що використовують як сховища для природного газу. До теперішнього часу кількість газу, що надходить для закачування до підземних сховищ газу (ПСГ) та яку видають із ПСГ споживачам, враховується наземними лічильниками. Оскільки ПСГ в кам'яній солі складається з 10...15 окремих підземних резервуарів, то при загальному обліковуванні газу, що надходить до ПСГ і видається споживачам, точну кількість газу в окремих резервуарах не визначають. Існує лише відносна оцінка кількості газу по значенню тиску газу на гирлі технологічної свердловини. В той же час стійкість геологічного середовища в процесі циклічної експлуатації сховищ у пластах кам'яної солі суттєво залежить від активного та буферного об'ємів зберігання газу і відповідно максимальних та мінімальних пластових тисків для довгочасної та екологічно безпечної роботи ПСГ. При малих обсягах закачування недовикористовуватимуться об'єми природних резервуарів, тим часом як при збільшених обсягах створюється надлишкове напруження матриці пласта-колектора і виникає небезпека розгерметизації покришки продуктивного пласта і експлуатаційних колон свердловин, а при певних умовах створюються аварійно небезпечні ситуації. Тобто, під час експлуатації підземного резервуару у кам'яній солі, що призначений для використання як сховища для природного газу, виникають знакоперемінні навантаження, які не повинні виходити за межі визначеного інтервалу тисків [Выговский В.Ф., Козлов Л.Ф. Закономерность изменения давлення от температуры и глубины в земной коре и акваториях гидросферы Земли //Бионика, -1991. №24. -С.5-17]. Таким чином, оптимізація обсягів закачування газу в ПСГ з точки зору герметичності - завдання надзвичайно важливе і актуальне, а воно не може бути вирішене без визначення кількості газу, що є у ПСГ, надходить для закачування до ПСГ, видається із ПСГ споживачам та залишається. Експериментально визначено, що при закачуванні газу до ПСГ максимальний тиск у ньому не повинен бути більшим за 70% повного горного тиску. При відборі газу з ПСГ потрібно залишати частину газу, яка створює тиск, що забезпечує стійкість ПСГ проти горного тиску, запобігає зменшенню його об'єму внаслідок релаксації соляного масиву, при якій можуть виникати вивали породи на стінках і потолочині ПСГ, що може со О) со ю о> 11539 викликати тяжкі аварії і обрив підвісної колони та розгерметизацію ПСГ. При первинному заповненні ПСГ необхідно визначити реальну кількість газу, яку можна закачати до ПСГ, не перевищуючи максимально допустимий тиск. При відборі треба визначити, яку кількість газу треба залишити у ПСГ, щоб забезпечити мінімально необхідний тиск для подальшої безпечної роботи ПСГ. Реальний об'єм газу V* в ПСГ може бути визначений лише з урахуванням коефіцієнту стискування, який визначається по діаграмі стану газу в залежності від тиску і температури. Для практичних цілей об'єм газу Vt у ПСГ може бути обчислений за формулою V»=Vn,p- Pm /Z, де, Vn,p - об'єм ПСГ; & - поточне значення тиску газу у ПСГ по абсолютній величині, Z - коефіцієнт стискування. При цьому значення коефіцієнту Z є завжди меншим за одиницю. У основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення системи для визначення кількості газу у підземному резервуарі, побудованому у кам'яній солі. Поставлена задача вирішується у пропонованій системі визначення кількості газу у підземному резервуарі, побудованому у кам'яній солі, яка складається з логічного контролера, призначеного для розташування на поверхні - над підземним сховищем газу та датчиків температури і тиску, призначених для розташування у порожнині підземного сховища газу, а виходи датчиків температури і тиску підключені до відповідних входів логічного контролера. Логічний контролер призначений для реєстрації поточних даних з датчиків температури і тиску і обчислення значення реального об'єму газу Vt в ПСГ. Пропонована система дозволяє оперативно виконувати вимірювання. Пропонована система визначення кількості 4 газу у підземному резервуарі, побудованому у кам'яній солі, показана на схематичному кресленні. Система складається з датчиків тиску 1 і температури 2, розташованих у нижній частині порожнини ПСГ 3 і закріплених на підвісній колоні 4. Виходи датчиків 1 і 2 з'єднані електричним кабелем 5 з відповідними входами логічного контролера (ЛК) 6, що встановлений ззовні ПСГ З на поверхні землі - у диспетчерській. У якості логічного контролера 6 використаний прилад НС900 Hybrid Controller, виготовлений компанією Honeywell [див. рекламний проспект "НС-900 Hybrid Controller. Technical Overview." - Industrial Measurement and Control, 1100 Virginia Drive, Fort Washington, PA 19034, U.S.A., Page 1 of 36. -2000]. Як правило, система включає кілька датчиків тиску 1 і кілька датчиків температури 2, розміщених на підвісній колоні 4, яку вводять у порожнину ПСГ З через обсадну колону 7. У якості датчиків тиску 1 може бути використаний датчик ДДМЭ64, а у якості датчиків температури 2 - потенціометр марки ППР7-03 [Кобзев В.В., Агеев В.И., Баленко Ю.К. Контрольно-измерительные приборы: Справочник. -М.: Воениздат-1989. -С.54-58, 231]. Пропонована система працює так. Попередньо датчики тиску 1 та температури 2 розміщують у вибухозахищених корпусах, які виключають можливість виникнення іскри під час їх роботи у ПСГ 3. Потім виконують тарування датчиків тиску 1 та температури 2, розміщених у вибухозахищених корпусах. Під час експлуатації ПСГ об'єм газу у його порожнині 3 змінюється. При цьому електричні сигнали від датчиків тиску 1 та температури 2 надходять до логічного контролера 6, де у відповідності з програмою визначається коефіцієнт стискування газу Z при термодинамічних умовах ПСГ і визначається реальний об'єм газу Vt в ПСГ 3 у поточний момент часу. Таким чином, пропонована система забезпечує одержання даних щодо поточного стану ПСГ, забезпечує його безаварійну експлуатацію. 11539 КАМ'ЯНА СІЛЬ Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601