一種用于氣液分離器的液位-壓力聯動控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于氣液分離器液位穩定控制的方法，特別是關于一種石油工程 多相流體控制技術領域中陸地和海上油田氣液分離器的壓力-液位聯動控制方法。
【背景技術】
[0002] 海洋油氣田開采過程中，為了降低開采成本，提高輸運效率，常通過海底混輸管道 和立管將采出的油-氣-水多相混合物輸送到海上平臺，為了在平臺上進行氣液分離，同 時避免集輸管道-立管中發生段塞流或嚴重段塞流時影響海上油氣田的正常生產，立管出 口需安裝一臺氣液分離器。在陸地油氣輸送過程中，油田接轉站、聯合站和集輸泵站也廣泛 應用氣液分離器對原油進行氣液分離。
[0003] 目前，氣液分離器內液位-壓力的控制有變壓控制和定壓控制兩種。變壓控制雖 能穩定分離器內液位高低，但不能提供穩定壓力，對于分離器前的段塞控制機構和分離器 后的處理設備都會帶來不利影響，此外，變壓控制還會對電潛泵、自噴井及發電系統產生不 良影響，因此，海上采油平臺多采用定壓控制方案。傳統定壓控制采用自力式調節閥、液位 傳感器、控制器和出油閥等裝置單獨調節壓力和液位，使其維持在一個相對穩定的范圍，但 是對于液量驟變的情況，這種控制方式不利于液位的穩定。如能通過控制算法自動判別分 離器上下閥門開度范圍，實現壓力-液位聯動控制，將進一步提高海洋油氣田開發效率，保 障海上平臺下游工藝設備平穩運行和安全生產。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠同時穩定氣液分離器內液位和壓力 的用于氣液分離器的液位-壓力聯動控制方法
[0005] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種用于氣液分離器的液位-壓力 聯動控制方法，其包括以下步驟：1)設置一包括液位-壓力運算控制模塊、第一氣動調節 閥、第二氣動調節閥、第一截止閥、第二截止閥、壓力傳感器和浮子液位計的液位-壓力聯 動控制裝置；2)預先設定液位高度目標值H aim、氣相壓力目標值Paim、第一氣動調節閥的開 度初始值上限Klinit uppOT、開度初始值下限Klinit l_dP第二氣動調節閥的開度初始值上限 K2init_uppCT、開度初始值下限K 2init_1()WCT;壓力傳感器實時檢測氣液分離器內的氣相壓力P，浮 子液位計實時檢測分離器內的液位高度H，氣相壓力P和液位高度H均傳輸至液位-壓力 運算控制模塊；3)判斷氣相壓力P是否大于預設氣相壓力目標值P aim，液位-壓力運算控制 模塊根據接收到的氣相壓力信號和閥門開度初始值計算得到第一氣動調節閥的閥門開度 值!^，并將計算得到閥門開度值&反饋給第一氣動調節閥動作；4)預設壓力波動誤差dP = 10 % ? Paim，判斷壓力測量值最大值PuppOT和最小值P 的差值A P與壓力波動誤差dP之 間的關系：如果A P < dP，則液位-壓力運算控制模塊通過控制第一氣動調節閥的開度對 氣液分離器內的氣相壓力P進行簡單控制；如果AP > dP，則修正第一氣動調節閥的閥門 開度初始值；5)重復步驟3)和步驟4)，利用修正后的第一氣動調節閥的閥門開度初始值 上限K' nnit_uppOT、下限K' linit l_和對開度值K i進行下一個調節周期計算，調節開度，直 到重新記錄的壓力測量值最大值PuppCT和最小值？1()_的差值AP滿足AP < dP ;6)判斷液 位測量值H是否大于預設液位高度目標值Haim，液位-壓力運算控制模塊根據接收到的液位 高度信號和閥門開度初始值計算得到第二氣動調節閥的閥門開度值K 2，并反饋給第二氣動 調節閥動作；7)預設液位波動誤差dH = 10% ，判斷液位液位測量最大值HUPPOT和最小 值HlOTOT的差值A H與液位波動誤差dH之間的關系：如果A H < dH，則液位-壓力運算控 制模塊通過控制第二氣動調節閥的開度對氣液分離器內的液位高度H進行簡單控制；如果 A H > dH，則修正第二氣動調節閥的閥門開度初始值；8)重復步驟6)和步驟7)，利用修正 后的第二氣動調節閥的閥門開度初始值上限K' 2init uppOT、下限K' 2init lOTOT和對開度值K 2 進行下一個調節周期計算，調節開度，直到重新記錄的液位測量值最大值HUPPOT和最小值值 Hlmrer的差值AH滿足AH < dH ;9)預設氣相壓力P的誤差范圍為（P lOTOT，UPPOT)和液 位高度H的誤差范圍（Hm lOTOT，UPPOT)，液位-壓力運算控制模塊對氣液分離器內的氣相 壓力P和液位高度H進行簡單控制；10)氣液分離器內的氣相壓力P和液位高度H都進行 簡單控制后，預設液位高度調節范圍為〇i in，H_)，由液位-壓力運算控制模塊對接收到的 液位高度H進行判斷：如果液位高度H滿足H G (Hmin，Hmax)，則液位-壓力運算控制模塊對 氣液分離器內的氣相壓力P和液位高度H都進行簡單控制；如果液位高度H滿足H G (Hot Hmin)，則液位-壓力運算控制模塊控制關閉第二氣動調節閥，通過控制第一氣動調節 閥的開度I對氣液分離器內的氣相壓力P簡單控制控制，同時等待氣液分離器內的液位恢 復；如果液位高度H滿足H G (Hmax，UPPOT)，則液位-壓力運算控制模塊控制關閉第一氣 動調節閥，通過控制第二氣動調節閥的開度K 2對氣液分離器內的氣相壓力P和液位高度H 進行聯動控制；11)液位-壓力運算控制模塊判斷接收到的氣相壓力P是否超出誤差范圍 Pot_uppct)，并判斷接收到的液位高度H是否超出誤差范圍（H err lowerJ ^err upper^ ? 對氣液分離器的液位-壓力聯動控制。
[0006] 所述步驟1)中，所述液位-壓力聯動控制裝置中，所述第一氣動調節閥與所述第 一截止閥串聯后，所述第一截止閥與所述氣液分離器頂部的氣相出口端連接；所述第二氣 動調節閥與所述第二截止閥串聯后，所述第二截止閥與所述氣液分離器底部的液相出口端 連接；所述壓力傳感器設置在氣液分離器的氣液入口端，將實時檢測的氣液分離器內氣相 壓力信號傳輸至所述液位-壓力運算控制模塊；所述浮子液位計設置在所述氣液分離器內 部，實時檢測所述氣液分離器內的液位高度信號并傳輸至所述液位-壓力運算控制模塊。
[0007] 所述步驟3)中，當氣相壓力P大于預設氣相壓力目標值Paim，則閥門開度值!^為：
【主權項】
1. 一種用于氣液分離器的液位-壓力聯動控制方法，其包括w下步驟： 1) 設置一包括液位-壓力運算控制模塊、第一氣動調節閥、第二氣動調節閥、第一截止 閥、第二截止閥、壓力傳感器和浮子液位計的液位-壓力聯動控制裝置； 2) 預先設定液位高度目標值氣相壓力目標值Paim、第一氣動調節閥的開度初始值 上限KiiniLupper、開度初始值下限町化心iDwe濟第二氣動調節閥的開度初始值上限K2化心upper、開 度初始值下限Kshit 壓力傳感器實時檢測氣液分離器內的氣相壓力P，浮子液位計實時 檢測分離器內的液位高度H，氣相壓力P和液位高度H均傳輸至液位-壓力運算控制模塊； 3) 判斷氣相壓力P是否大于預設氣相壓力目標值Paim，液位-壓力運算控制模塊根據 接收到的氣相壓力信號和閥口開度初始值計算得到第一氣動調節閥的閥口開度值Ki，并將 計算得到閥口開度值Ki反饋給第一氣動調節閥動作； 4) 預設壓力波動誤差dP= 10% 'Palm，判斷壓力測量值最大值Puppet和最小值PiD，er的 差值AP與壓力波動誤差dP之間的關系姻果AP<dP，則液位-壓力運算控制模塊通過 控制第一氣動調節閥的開度對氣液分離器內的氣相壓力P進行簡單控制；如果AP>dP， 則修正第一氣動調節閥的閥口開度初始值； 5) 重復步驟3)和步驟4)，利用修正后的第一氣動調節閥的閥口開度初始值上限 1^'11。1^?。,、下限1^'11。10。，。,和對開度值1(1進行下一個調節周期計算，調節開度，直到重新 記錄的壓力測量值最大值？胃"和最小值P 的差值AP滿足AP<dP; 6) 判斷液位測量值H是否大于預設液位高度目標值液位-壓力運算控制模塊根 據接收到的液位高度信號和閥口開度初始值計算得到第二氣動調節閥的閥口開度值K,，并 反饋給第二氣動調節閥動作. 7) 預設液位波動誤差地=10% ? 判斷液位液位測量最大值Hupp。,和最小值 的差值ah與液位波動誤差地之間的關系；如果AH<地，則液位-壓力運算控制模塊 通過控制第二氣動調節閥的開度對氣液分離器內的液位高度H進行簡單控制；如果AH> 地，則修正第二氣動調節閥的閥口開度初始值； 8) 重復步驟6)和步驟7)，利用修正后的第二氣動調節閥的閥口開度初始值上限 K'2init_upper、下限K'21。心iDwe濟對開度值K逃行下一個調節周期計算，調節開度，直到重新 記錄的液位測量值最大值Hupp。,和最小值值H1。，。,的差值AH滿足AH<地； 9) 預設氣相壓力P的誤差范圍為（Pe"iD，wPerruppJ和液位