МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ...
TRANSCRIPT
МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СИСТЕМ
В.А. Истомин, А.В. Елистратов, Ю.А. Лаухин, А.А. Ротов, А.В. Трифонов (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)
������ �������' )�')���) �'�;��� ��3��'��������� ��������, %��'���������� �����-��%��-���%���������� ������� ������� ���$%����'���. � ��)�� � >��� ���%���')���) �'���-� ����� ������� ��%3�%� � ������� ������� ������' �� �'�;��� ������� � ����3������� ���$��$��� ��)����3 ��;%$ �� �� >'�������, ������� � �������� ������3 ���������) ����%�-'������ ���������)�� [1].
(���������� $������ ������) ��%�'������) �����')�� �������� +������ ������ *�����-3��������3 �������� � ������'���3 ������3 (�'��, ���;���, ���� ����� ����, %�;����� ������������� �����, $������� ��%������� ��) � �3 �������)�� � ������� � ��� �����-�� ������'. C�� %�� �����;����� �����%��� ��%�'������� %') �������������) � �������-�� ��3��'��������3 �������� � ��� ������' �$��� �����%���) ������������3 �����-��3 ���'�%����� � C��. <��$'���� �������, ��'$�����3 ��� ��%�'�������, )�')���) ����-��� %') ����)��) ��+���� �� ��� ����, � $��������$ �������;%����, ��;��� >���'$��� � ��������$��� ������'����� � ��$%����) [2]. �%��� ����)�� � ��������� ��+���� ��;�� ��'��� ��� $�'����, ��� ��%�'� %������ ���;�� �$���������� ������� � �����%������) ��-'���3 � ?�����.
��;� � ������� ������� ���� ����3 ����� � $������� �'���'���� ��$+�� �� ��������-���) �$���������� %') ��%�'������) ������'���3 ������ ��� '���:
• �� �� ����%�� �����;• %���) ��%�'� � *���������$ �����)��� ������'.�%��� �� � ?����� ��%�'������) � ������ ������'���3 ������ )�')���) ���� ����� ����.
@�� >��� �� �'�+�� ������������� � ������������� ������� ��%�'������) ��$ ������%��3 ��-���� � �� �� ��'$��'� ��� ���� ������� Schlumberger (PIPESIM), Simsci-Esscor (PIPEPHASE) � �$���-��3�������� *���� BJ<����� (��#��%��*��). u������ �����;����� ���%��� ��%�'���-���) � �'�;����� � ��3 � ?�� *$���� ���%���')�� �'�+$� ������� ��� �����%���� ���'�%�-���'����3 � ��. �%��� ��� >��� ������'��� $�'�;�)���) ��+���� ��;������3 �%�, �������-��3 � 3�%� >���'$��� ������'. �������, � ���������3 ���%$��3 PipeSim � Pipephase ���-�$����$�� �)% ���� ��%��'�������� ����� %�$3*���3 ������� � ��$ ������%3: Mukherjee&Brill, Dukler-Eaton-Flannigan, OLGAS � �.%. <�'����� ����%��� ���$� %��� �$��������� ��'�������) �� �����)� %�'���) � ��������$ ��%��;��� ;�%��� *�� ���$'����, ��� ���� ��� �����3 �����-��)3 %��;���) *�, �%��� �����3 ����������3 �������%�� �� %������ ������������ �� ���-��%���), � �� �� ����%��� ���%����'�� ��'������'�.
(��'��� �����%����� ������ ������, ������$���� ����%��� ��� ��3�%��� �'����%��-;���, �� �����+���� 100 � ��%� � ����'���� �$ ����� ��, ����'� ����� ������� ��-'���) �� � �����)3 %�'���) � +'��*�, �� � � ���%���)3 �3 ��������) � ���������� �� �����-��� ���;�%�������� �����.
�'�)��� �� �� ����%��� ����� � %� ���$� 3����������$ ������' (���������� %�'�-��) � �3�%� !#@� �� �� �� ��) �����%��� � ���. 1. @������%����� � ����'�������� ����%�� Mukherjee&Brill � OLGAS 2 Phase ������ ��������, ��� ��'���� ������� ���������$����� ��- �� �� �� ������'$ ��;�� %������� �����'���3 ��''����� �3/�$�, ������%�'������� �3�%��-�� %�'���) � !#@� – �����'���3 %��)��3 �@.
B��� � ����, ������ �� �� ���������� ����%��� %') ��%�'������) �(( ���%���')�� ��-�����$� ����%�����$� ��� '��$. C�� ��)��� ��� � � ���, ��� '������� � ����%��� �������, �-'�;����� � ���������� ���%$���, ����$� )�')���) �� ����������� ��� �����, � �3 ���-������� ��'��) �������������, ������ ���$����$�� ����) ��*����) � %��$�����3 %�����3 ������������ ��� �'� ���� ����%���. @�>���$ ���%��� �������3 �������%��%���������3 ��-%�'�� %') ����������� ������' %�';�� ���%+�������� ����%������� ���'�%����) �� �� ��$ ����%��, %�������� ��������� ���������3 ����%���� ������'���3 � ?�����.
94 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
@����� ������%�'��������, ��)����3 � ������������� � ���������3 $�'���)3 ��� �'� ���� �������� ����%���, ��� 3�%�� %���) ��%�'�� � *���������$ �����)��� ������'���3 � ?-�����. �+ ���� ����'������) ��'����3 ����%�� ��%��'�������� ����� ����', ��� � �)%� �'$��� ���$'���� ����� ����� ������'���� ��'���) �� *��������3 %���3, ��'$�����3 � 3�%� >���'$��� ������'. @����� %��) ���%���) ���������� �� ������ �� �� �� ����%�-��. "� ����) ;� $%��'��������'����� ����%���) �$��� �� �� ����%��� ����� ��'� � $%���), �� ��'��� � $���� %������ � ���3 ��;����. B��� � ����, %') �������� ���$'����� ������� � +������ %������ ��;���� � )���'��� ��� $���) ���%���� %�������3 ��������.
����%�'���� ���������3 �������� �������%���) � ������ �'�� � ��� ������'���-�� � ��$%����), � %') ��$���3 �������;%���� ���%���')�� ����� ��$%����$� �%�$. B�, � ���. 2 �����%��� ���$'���� ������������� � � ���� ������'���� ��*����� � � ��� �%��-�� �� +'��*��. ��%��, ��� ���'�%$���� ������ ��%��'������� >**���������� 3�������$-���) ������'���� %���������, ��� ���� �;�� �����%�� � ������%�'������� ��� ������ ����-���� � ��� ������� ������'. �����) %�������) ��;�� ��� � $�'��'�� �����$')�������, ���$������� ���3������� �����%���3 ������, ������ ��������� ��������'���3 $��������. � �)%� �'$��� ���%$ ���$�����) ��� 3�%���� ��� ����� �� ������� � ��� ������' ����-%�')���) �������� �$���.
� ���. 3 �����%��� ���$'���� ����� %� ����3 3���������� ������' ��� ��'����3 ����3 ��'����� ��%��'������� >**���������� (;�� � E�� 2�). �� �����%������ ��*�� �'�%$-��, ��� ������%�'������� � ����%�'���� %� ����3 �����;������, ��)���) � �������� ��������� ��;���� � ��� ���� ����� ����, �����')�� � ������������ ������� 10 %.
B��� � ����, %������������ �������������) ��;���� � ��� �3�%���) � ��)��� �����-����� �� ������ ������'���� ��*�����. ��� 3�%��� $'$�+���� ������'���-��������'���� �� � ������'3. ��'$�+�� ��+����� )�')���) $������ ������, �����')���3 � %������-��� ������� � ��������� ������������� ����� �������� � ��3�%��� 3����������� � ��� ������'. @������������ ��+����� )�')���) ���%��� ��������������3 ������ � � ���� ��-*����� � *��������3 ��;��3 � ��� � ��$%����) (��3��'��������3 ��;����, >���'$��-����3 �������, ���%�� � �.%.).
Рис. 1. Сравнение добычных характеристик промысла, полученных по различным методикам гидравлического расчета
95МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СИСТЕМ
@�� '��� �� �� ����%�� ����� � %������������ �������������) ��;���� � ��� � ���-������� �� ������ ������'���� ��*����� ����� ����� � ��� ��3��'��������� ��%�'����-��� �'���'���� ��$+�� ��.
�������) � ��, ��� �'���'��) ��$+� ����'��$���) �'�� 70 '�� � �$ �;�� � �'�� 50 '�� � ���-���������� ������ �����+'�������, � � '��� ����� *������ ��������) � ������� «�����%-��� �� – �'���'� – ��% – �����'» �$�����$�� �)% ����+����3 ��������. # ����)���$ �����-�� ����'��� �'�+�� ��'������� >����������'���3 %���3 � �������3 �����')��, �� ������3
Рис. 2. Коэффициент гидравлической эффективности шлейфа, полученный в результате анализа промысловой информации
Рис. 3. Диапазон добычных характеристик промысла, полученных при различных оценках коэффициента гидравлической эффективности
96 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
��'��� ���� ��%����'�� �����%����������$ �'��$ � ���'������. � � '. 1 �����%��� %�-��� �� BB< �� �� �'�� �% ��%���� �������� �'���'�� ��� %�'���� 8 �@ �� ��'����3 '�-����$���3 ����������.
#� �'�%$�� �� �����%����3 � � '. 1 %���3, � '�%���) �� ��'��� ��'�����������, �� � ���-�������� ��'���� � ����� ��$+���� ����� ����� �'���'��. �� ���3 ��$ �;��3 ��������3, � ��'���� �� %���3 B�������������� � �������, ������� �'�� �����) ���������������� BC� �� �������� � "C� ��� ��%��;��� ��%� � ������� ����� 1,5 % ��.
Таблица 1ТТР газа по влаге над водными растворами гликолей при давлении 8,0 МПа и температуре 25 °С (литературные источники)
Источник данных ТТР по влаге, °С
ДЭГ – вода ТЭГ – вода
3,0 % мас. 1,0 % мас. 3,0 % мас. 1,0 % мас.Engineering Data Book, 1994 – – -5,6 -24,4Union Carbide Co., 1957 -6,0 -18,6 -5,0 -22,2Union Carbide Co., 2000 – – -8,4 -21,4Dow Chemical Co., 1962 -5,6 -15,3 -3,3 -17,8ТюменНИИгипрогаз, 1980 -7,8 -19,9 -6,8 -18,7ВНИИГАЗ, 2004 -5,5 - 17,0 -3,4 -15,2
��� 3�%��� ��������, ��� ��������� �� ��$ �;��3 %���3 ��'$���� ��� >����������'���� �'� �'��������� ���'�%����� ������3 ������ «�����%��� �� – �'���'� – ��%» (%���� �� ������� ������� ����)� �� ����� ��'$����) � �� � '%�� ��������� �3�%������ � ��������-��%������), � ��%�'���3 � ��3 ��� �� �� $��� ����� ��'$����) %���3. "���� ������� ��'$���� � ������ �'�� � � � ����) ��������� ����� >����������'���3 � �'��������3 %���3 �� ������ �������, ���+�%+�3 ����'����$� �������$ � �����%��������$� ���'-��������� [3], � ��%����;%��� � ����������� %�$3 >����������'���3 ����%��:
• ��)��� �������� ��$+���� ����� ����� �'���'�� (C�, "C� � BC�) �$��� �����%���) � ��������� �� '��$����� ��%� �����%����� � ��� %') ���3 ��� ������ *�� [3];
• �������) �������� BB< "C� � BC� �� ������)��, ��'$������� � >����������'���� $������� [4].
<��$'���� ������� ��� $�����3 ��3��'��������3 ������3 � ����������� ��'����3 ���������3 ����'����� � �������3 ����%�� (� '. 2) ��'�����) �� '�����$���3 %���3 � ��-'�����) �� ��'����������, �� � ����������.
Таблица 2ТТР газа по влаге над водными растворами гликолей при давлении 8,0 МПа и температуре 25 °С
(программные комплексы и расчетные методики)
Программные комплексы и методики расчета
ТТР по влаге, °С
ДЭГ – вода ТЭГ – вода
3,0 % мас. 1,0 % мас. 3,0 % мас. 1,0 % мас.HYSYS (AspenTech) 2,4 -7,3 -3,6 -16,2 PRO/II (SimSciEsscor) 22,3 12,4 -4,0 -16,6 ГазКондНефть (Термогаз) -4,6 -16,8 -5,1 -17,4 ProMax (BR&E) -6,4 -18,1 -4,3 -16,0 ВНИИГАЗ, 2004 -5,5 - 17,0 -3,4 -15,2
#� �'�%$�� �� �����%����3 � � '. 2 %���3:• '$�+) ��$+��) ����� ����� "C� �� ���� %������ ��������� ��'$��� �� ��'��� ��
����%��� �������, �� � ��� �����3 � ����������� ����������� ����'��� ProMax. @����� ���$'���� ����� BB< � ����������� ����������� ����'��� ProMax ��'�����) �� ���$'����� ������� �� ����%��� ������� ����� ��� � 1 °(;
• � ���������3 ����'���3 HYSYS � PRO/II ������� %') ����� ��$+�� �� � �������-���� "C� �� ��������.
97
('�%$�� $�������, ��� �� �����3 ���������3 ����'���3 (������� HYSYS) �����%����-� ������� «�����%��� �� – �'���'� – ��%» ������� �� $���%������ %���� �� �����'���3 ��-�������� � �� ��%����'�� �������� � �����%��������$� ���'���������, � ��'���� �� %���3 �������.
��;�� �������), ��� ��'���� � �����%����3 %���3 �� ��$+���� ����� ����� �'���'�� �� �� $; � ��'��� � �� ��� $�� ��� ��� $�������). <�������� >��� ������ � ������� ����%�'�-��) 3���������� �$����������� � ��$%����), ��� 3�%����� %') %���� �������� ��%�'� � �$�����$���� � ?���� � $��������. � ���. 4 � ��*������� ��%� ������ ����%�'���� ����-� ������ >**���������� ��� �� � ����'�������� ��'����3 %���3 �� ���������� BB< �� �% ��%��� �������� �'���'). ����'������� ��'����3 %���3 �����%�� � ����� ����%� � ����� ������ >**���������� ��� �� � ��>���$ ��;�� ���'��� �������'��� �������� ��-��%� � ��� 3�%������ ��%������� � ��$%����) �, �� �'�%�����, �������� � �� ������� ���-�'���� �'�;���)�.
Рис. 4. Влияние данных о термодинамике водных растворов гликолей на определение массообменной эффективности абсорбера.
Режим работы абсорбера: давление 5,5 МПа; температура газа на входе 25 °С; абсорбент – ТЭГ; содержание воды в регенерированном абсорбенте 1,0 % мас.; удельная подача абсорбента – 15 кг/1000 м3 газа
МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СИСТЕМ
98 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
#������ ������'���� ��*����� ����� �;�� ��� %���� �������� ��%�'� $������� �'���'���� ��$+�� � �$�����$���� � ?���� � $��������. @����+����� ��������) ��3��'�����-���3 �������� ��� ���'�%����� �����%�� � �����+����� ������� ��� ���������� ������ �'-����%��;��) (BB<) ��$+������ �� � ���������� �� ���' ������������3 ���'��:
• �����+����� ��������) �������$�� �� 1 °( ������� ��������'��$� �����+����� �����-���� �'����%��;��) ��$+������ �� 10 % � �����+����� �������� BB< ��$+������ �� 1 °(;
• �����+����� ��������) %�'���) ������ �������� ���$� �� ��������'��$� �����+����� ��������� �'����%��;��) ��$+������ ��;
• �����+����� ����%�'���) ��������� ��%� � <"C� 0,1 % ��. ������� �����+����� ��-������ BB< ��$+������ �� �������� 1 °(. @�� ����%�'���� ��������� ��%� � <"C� ��� 3�-%��� ����'������ ����% F�+�� � >'���������������� ����%�'����� ��� ��������), �����'�-�$ ����% ������� � ����������� ���������'�� (����% "�� � (���) ��� �������� ��%� ��-��� 1,0 % ��. ����� ��������'��$� �����+����� �'�� 20 % [5].
@����+����� �������� BB< ��$+������ �� 1 °( �����%�� � �����+����� ����%�'���) ����-� ������ >**���������� ��� �� 0,1– 0,3 �.�. (��������'��) �����+����� 10 –15 %).
� �������� �����%����3 �������-����%������3 ���'�%����� ��;�� �%�'�� �'�%$���� ����%�:
• ����'��$���� ����%��� ����� � ������� ������'���� ��*����� ������� �$�������-��� �'�)��� � %������������ �������������) ��;���� � ��� ���� ����3 ������ � $������� �'���'���� ��$+�� ��;
• ��� 3�%��� ����%�'���� ���� ������������ ��'����3 �������3 ����%��, ����'��$�-��3 %') ��%�'������) ���� ����3 ������;
• ��� 3�%��� $�������� �����%������ �'���'���3 ��������, ����'��$���3 ��� ��%�'����-��� $������� �'���'���� ��$+�� ��;
• �'���� ��� ��� ��� ���������3 %��$������, ���'������$���3 ��� ����) � ��%�-'������� � ����������$ ������ � ��, ��$���������'����� �������� � ������'���� ��%��-����� ��, %') ����+���) � ����������� � >**���������� ��3��'��������3 ��+���� ��� � $-��������� � ��������$��� �������;%����.
Список литературы1. C���� '.C. #������ �'�� � �����+���������) ��3���� � ��3��'���� ������'���3
��%������� � �������� �� / �.�. ��'��. – B+����: ��%-�� F�� ��%���� �$� <���$ '��� !� ������, 1997. – 662 �.
2. 2������� 8.0. ( �� � ������'��) ��%������ �� � �������3 �������;%���)3 <����� / �.�. �������, �.�. �������, �.�. #$'����, <.(. ($'������. – �.: ��%�, 1999. – 473 c.
3. 0������ '.8. @��������� �'���'�� %') ��� ������ ��$+�� �����%��3 ����. F�����-3��������� ������: � �. ��*���. / �.�. �������, �.�. J'�������, �.�. J'������� – �.: �<v ������, 2004. – 168 �. – ((���) «@�%������ � ����� ��� �� � ������� ���%����»).
4. 4���������� #.'. ���������� ����% ����%�'���) ��������� ��%� � �'���')3 ����'��$�-��3 ��� ��%������� �����%���� �� � ��������$ / (.�. #�+�������, =.". "�����3, �.�. "�����3, �.�. J'�������, �.�. ��������, �.B. #�$+����� // �$� � ��3��� � ������ �����+'�������. – 2006. – l 4.
5. ;�������� 8.'. B������� ����%�'���) ��%� � �'���')3 ����%�� ������� � ����������� ���������'�� / �.�. J'�������, �.�. "�����3, &.�. N$3�� // <�� ��� �������;%���� $�'���-%���%��: � . �$�. ��. – �.: �������, 2008. – 476 �.