Лекция 7

Транспорт газа

Моделирование газотранспортных сетей

28.11.2017 1

Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта

• плотность;

• вязкость;

• сжимаемость;

• способность образовывать газовые гидраты.

28.11.2017 2

Транспорт природного газа (ГАЗПРОМ)

• Единая система газоснабжения ЕСГ (добыча, промысловая подготовка, транспортировка, хранение, переработка, распределение)

• ЕСГ: 170,7 тыс. км. магистральных газопроводов и отводов; 250 компрессорных станций, с общей мощностью газоперекачивающих агрегатов в 46,1 тыс. МВт.; 25 объектов подземного хранения газа.

28.11.2017 3

Единая система газоснабжения ЕСГ

(добыча, промысловая подготовка,

транспортировка, хранение, переработка,

распределение)

Магистральные газопроводы

Линейные компрессорные станции (КС), линейные участки МГ между ними, подземные хранилища газа с дожимными КС 28.11.2017 4

3

Система транспорта газа РФ

28.11.2017 6

Газопроводы Некоторые подробности

• «Алтай» — проектируемый газопровод между газовыми месторождениями Западной Сибири и Синьцзян-Уйгурским автономным районом на западе Китая. Там он может соединиться с китайским газопроводом «Восток—Запад», по которому газ дойдет до Шанхая. Планируемая протяженность газопровода — около 6700 км, из которых 2700 км должны пройти по территории России. Предполагаемый диаметр труб — 1420 мм. Предварительная стоимость проекта составляет, по различным оценкам, от 4,5-5 млрд. до 10-13,6 млрд. долларов США.

• «Южный поток» ( South Stream) — российско-итальяно-французско-немецкий проект газопровода, который пройдёт по дну Чёрного моря из Анапского района в болгарский порт Варну. Далее его две ветви пройдут через Балканский полуостров в Италию и Австрию, хотя их точные маршруты пока не утверждены. Строительство газопровода началось 7 декабря 2012 года и по плану должно закончиться в 2015 году. Планируемая мощность Южного потока — 63 млрд кубометров газа в год. Оценочная стоимость проекта — 16 млрд евро.

28.11.2017 7

Пример. Магистральный транспорт

5

Пример. Распределительная сеть

6

Управление ЕСГ

7

Центральная диспетчерская «Газпрома» - круглосуточный контроль за обеспечением надежного и бесперебойного снабжения природным газом российских и зарубежных потребителей.

Управление ЕСГ

Центральный производственно-диспетчерский департамент (ЦПДД)

Производственно-диспетчерская служба газотранспортного общества (Газпром Трансгаз)

Линейно-производственное управление (ЛПУ МГ)

8

Компрессорные станции

• очистка газа от твердых и жидких примесей;

• сжатие (компримирование);

• охлаждение;

• измерение и контроль эксплуатационных характеристик транспорта газа;

• управление.

Линейные КС строятся через 100-150 км магистрали

Компрессорные станции (КС) для увеличения пропускной способности газопровода за счет повышения давления газа на выходе из станции, а также для подготовки газа к транспорту.

28.11.2017 12

Оперативно-диспетчерские службы ГТС

• учет технологического и топливного газа;

• обработка данных телеметрии;

• оптимизация и контроль работы КС и линейных участков МГ;

• управление кранами межниточных перемычек;

• планирование и контроль ремонтных и профилактических работ;

• контроль и координация газотранспортных потоков по всей ГТС страны.

28.11.2017 13

Транспорт природного газа МАГИСТРАЛЬНЫЙ ГАЗОПРОВОД: газ транспортируется из районов добычи до мест потребления газораспределительных станций (ГРС) населенных пунктов и промышленных предприятий.

Параметры магистральных трубопроводов

•диаметр 720–1420 мм

•давление 1,2–10 МПа

• пропускная способность до 30–35 млрд куб. м газа в год.

28.11.2017 14

Особенности газопроводов

• большой удельный объем газа;

• изменение объема под влиянием давления, развиваемого на КС;

• бесперебойная подача (нельзя остановить фонтан);

• увеличенные диаметры газопроводов;

• поддержание давления в конце перегона (2 Мпа);

Неприятности

• образование гидратных пробок;

• взрывоопасность;

• коррозия.

28.11.2017 15

Магистральный газопровод • Газовый промысел газосборные сети головные сооружения (осушка и

очистка) магистральный газопровод.

• По линии газопровода для отключения отдельных его участков запорные устройства (отключающие краны) и продувочные свечи.

• Отключающие краны через каждые 20-25 км, на берегах водных преград, у компрессорных станций.

• Продувочные свечи вблизи этих кранов, для опорожнения отключаемых участков трубопроводов на время их ремонта.

• Вдоль трассы газопровода противокоррозионные установки и дома линейных ремонтеров (через каждые 20-30 км), имеющих связь между собой, с ближайшими компрессорными станциями и аварийно-ремонтными пунктами.

• В конце газопровода или его ответвления газораспределительная станция (ГРС), для подачи газа в распределительную сеть города или промышленного предприятия.

28.11.2017 16

Магистральный газопровод

1-промыслы; 2-газосборный пункт; 3-промысловый коллектор; 4-установка подготовки газа; 5-головная компрессорная станция (КС); 6-магистральный трубопровод; 7-промежуточная КС; 8-линейные запорные устройства; 9-подводной переход с резервной ниткой; 10-переход под железной дорогой; 11-отвод от магистрального газопровода; 12-газораспределительная станция (ГРС) 13-конечная ГРС; 14-станция подземного хранения газа (СПХГ); 15-газорегуляторный пункт(ГРП); 16-тепловая электростанция;

17-газоперерабатывающий завод(ГПЗ). 28.11.2017 17

Моделирование газотранспортных систем

• Участок длинного газопровода, режим стационарный, ламинарный и изотермический: PA

2-PB2= q2L

• Газопроводная сеть: добавляются условия баланса расхода и равенство давлений на концах участков в узлах (законы Кирхгофа).

Получаем систему нелинейных уравнений.

• Если учесть изменение температуры (неизотермический режим) либо изменение процесса во времени (нестационарный режим), то получим систему нелинейных дифференциальных уравнений.

28.11.2017 18

вх выхq q

Основные проблемы моделирования

• Параметр газопровода « » непостоянен за счет физических процессов , его трудно точно рассчитать. Нужно решать обратную задачу, что очень сложно.

• Учет нелинейного влияния характеристик функционирования компрессорных станций.

• Образование гидратных пробок – меняется давление, переходные процессы.

• Вычислительные трудности решения систем уравнений большой размерности.

28.11.2017 19

Изменение коэффициента :

PA2-PB

2= q2L

Диагностика технического состояния

Песок, шлам, гидратообразование и

т.д.

Сужение проходного сечения трубы

Как находить фактическое значение ?

Как часто проводить мероприятия по

очистке газопровода?

11

Диагностика технического состояния

10

ХРАНЕНИЕ ГАЗА

1) цилиндрические (вертикальные и горизонтальные) или сферические газгольдеры постоянного объема и переменного давления; 2) газгольдеры переменного объема и постоянного давления; 3) естественные подземные хранилища.

28.11.2017 22

Сооружение ПХГ

1. в выработанных пластах газовых и нефтяных месторождениях,

2. искусственных кавернах соляных массивов,

3. шахтах,

4. куполовидных ловушках водоносных горизонтов и пр. Делятся на:

• резервные -для долгосрочного хранения газа

• оперативные - для погашения сезонной неравномерности его потребления.

Особенности Европейской части России: основные потребители газа находятся на значительном удалении от (1).

28.11.2017 23

28.11.2017 24

Экология: опасность ПГХ

• потери газа (основной фактор – недостоверная информация об инженерно-геологических условиях)

• внештатные ситуации, несовершенство оборудования и пр.

28.11.2017 25

Область деятельности ПМ

1. разработка математических моделей, 2. создание алгоритмов и методов решения, 3. реализация программных комплексов (ПК), 4. использование ПК для принятия обоснованных

решений.

1. численные методы, 2. теория вероятностей и математическая статистика, 3. методы оптимизации, 4. алгоритмизация и компьютерное

программирование, 5. теория случайных процессов и т.д. 13

Спасибо за внимание!

28.11.2017 27