РАЗРАБОТКА МЕТАМАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ В ТРУБОПРОВОДЕ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

А. А. Паранук, А. В. Бунякин, С. И. Шиян

Аннотация


Развитие магистрального транспорта природного газа имеет колоссальное значение для экономики и промышленности РФ в условиях санкций со стороны Запада, а снижение затрат на обслуживание и ликвидацию аварий и аварийных ситуаций является крайне актуальной задачей, которая требует решения с привлечением современных научных достижений и открытий в этой области. В этой связи необходимо решить ряд задач, которые могли бы снизить риски возникновения аварий и аварийных ситуаций в магистральных трубопроводах, вызванных образованием техногенных газовых гидратов. Целью данного исследования является разработка математической модели расчета образования гидратов в полости магистрального газопровода, которая учитывала бы изменение температуры трубопровода на рассматриваемом участке, рельеф трассы, а также унос части ингибитора (метанола) потоком природного газа. Для реализации предложенной математической модели необходимо решения дифференциальных уравнений, предложенных в методике ПАО «Газпром» для определения температуры газа. Разрабатываемая математическая модель должна позволить сократить расход метанола за счет точности определения участка начала конденсаций влаги и подачи ингибитора в данные участки, а также более точного определения температуры и давления природного газа. В данном исследовании авторами получена оригинальная математическая модель, которая адаптирована под эксплуатационные условия и позволяет использовать реальные данные с действующего объекта магистрального газопровода Ухта - Торжок для расчета расхода метанола. Авторами также в разработанной математической модели учитывается равновесное содержание паров метанола и воды в системе «природный газ - водометанольный раствор», а также вводятся определенные уравнения по определению концентрации метанола, насыщающего газ, концентрации метанола, насыщающего жидкость, которые позволяют уточнить объем реагента, необходимого для подачи в поток газа в целях предупреждения образования гидратов и поддержания безгидратного режима. Авторами в работе использована специальная номограмма по определению равновесного содержания паров метанола и воды в системе «природный газ - водометанольный раствор», которая получила достаточное широкое распространение на объектах транспорта углеводородного сырья ПАО «Газпром». В данной работе определены основные параметры, влияющие на процесс образования гидратов в полости трубопровода, а также проведена проверка полученной математической модели на соответствие реальным данным действующего объекта магистрального газопровода.

Ключевые слова


дифференциальные уравнения;гидраты природного газа;метанол;рельеф трассы;ингибиторы гидратообразования;коэффициент сжимаемости;

Полный текст:

PDF

Литература


Паранук А.А. Совершенствование математической модели расчета процесса образования гидратов в газопроводе // Технологии нефти и газа. 2018. № 4 (117). С. 61-64.

Паранук А.А. Разработка математической модели расчета гидратообразования // Технологии нефти и газа. 2017. № 2 (109). С. 56-58.

Алекперов Ю.З. Графический способ определения растворимости метанола в системе природный газа углеводородный конденсат пластовая вода в условиях промысловой обработки газа // Нефтепромысловое дело. 2010. № 8. C. 42-44.

Широков М.Ф. Физические основы гидродинамики. М.: Физматгиз, 1958. 340 с.

Шиян С.И., Бунякин А.В., Кунина П.С. Особенности моделирования технологических процессов транспорта газа // Научная мысль Кавказа. 2005. № 1. С. 102.

Бондарев Э.А., Воеводин А.Ф. Решение задач трубной гидравлики в системах добычи и транспорта природного газа. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2017. 208 с.

Неизотермическое течение газа в трубах / Под ред. О.Ф. Васильева. Новосибирск: Наука, 1978. 127 с.

Шиян С.И., Бунякин А.В., Кунина П.С. Оптимизация выбора математической модели течения газа в трубопроводе для определения его технического состояния // Научная мысль Кавказа. 2004. № 9. С. 89-104.

Makogon Yu.F., Holditch S.A. Experiments Illustrate Hydrate Morphology, Kinetics // Oil and Gas Journal. 2001. Vol. 99. No. 7. P. 45.

Бунякин А.В. Особенности решения системы дифференциальных уравнений одномерного неустановившегося движения сжимаемого газа // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2004. № S2. С. 3-9.

Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: Недра, 1975. 296 с.

Makogon Yu.F., Melikhov I.V., Kozlovskaya E.D., Bozhevolnov V.E. Secondary Nucleation in the Formation of Methane Crystal Hydrate // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2007. Vol. 81. No. 10. P. 1645-1649. DOI: 10.1134/S0036024407100184.

Паранук А.А., Никулин А.В. Разработка программы для расчета влагоемкости газа в программе БОРЛАНД ДЕЛФИ 7.0 // Экспозиция Нефть Газ. 2014. № 1 (33). С. 49-50.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2021-4-107-114

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2021 А. А. Паранук, А. В. Бунякин, С. И. Шиян

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.