Оцінка гідравлічного стану промислових газопроводів і розробка способу їх очистки

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального питання щодо розробки моделей режимів роботи газопроводів із наявними рідинними забрудненнями у внутрішній порожнині й створення на їх основі способів визначення об’єму забруднень у порожнині газопроводів системи “свердловина - УКПГ - ДКС - МГ - споживач” та прогнозування залпових викидів рідини з їх порожнини. Отримано емпіричну реіресійну модель ступеня заповнення порожнини газопроводу рідиною, що являє собою залежність від коефіцієнта гідравлічної ефективності газопроводу і кута нахилу висхідних ділянок. Розроблено і реалізовано в програмному забезпеченні математичну модель залпового викиду рідини з порожнини газопроводу під дією чинників.

Диссертационная работа посвящена решению актуального вопроса, связанного с разработкой моделей режимов работы газопроводов с наличием жидкостных загрязнений во внутренней полости и создания на их основе способов определения объема загрязнений в полости газопроводов системы "скважина - УКПГ - ДКС - МГ - потребитель" и прогнозирования залповых выбросов жидкости из их полости. Систематизированы причины появления жидкостных загрязнений в полости газопровода, среди которых выделены основные: механический капельный вынос жидкости из сепарационного оборудования и осаждения ее под влиянием скоростного режима эксплуатации, конденсация жидкости с газового потока во время перекачивания по трубопроводу при благоприятных термодинамических условиях, некачественно проведенная очистка газопровода перед сдачей его в эксплуатацию. Получено эмпирическую регресивную модель процесса заполнения полости газопровода жидкостью, представляющаю собою зависимость от коэффициента гидравлической эффективности газопровода и угла уклона восходящих участков. На основе модели создано способ определения объема загрязнений в полости газопровода и его динамики на протяжении года при благоприятных термодинамических и скоростных условиях для конденсации жидкости (влага, тяжелые углеводородные фракции) с газового потока. Благодаря разработанной математической модели, реализированной в программном обеспечении, проведен анализ каждого фактора на динамику формирования накоплений во внутренней полости газопровода. Доказано на основе анализа компонентного состава отобранных проб загрязнений с внутренней полости газопровода, что основной их частью является жидкость (содержание механических примесей не более 2,5 % общего объема). На основе спланированного экспериментального исследования получено аналитическую зависимость степени заполнения геометрического объема участка газопровода от режима его работы и особенностей профиля трассы. Проведен анализ уравнения методами математической статистики, доказана адекватность модели и возможность ее использования при инженерных расчетах. Выявлены сезонные тенденции изменения объема загрязнения полости газопровода, условий прохождения процесса залпового вынесения жидкости из полости газопровода, корреляцию между температурой газа и температурой точек росы транспортируемого газа. Разработан расчетный алгоритм и программно-расчетный комплекс для прогнозирования объема загрязнений в полости газопровода с учетом геометрии газ провода газодинамических и термодинамических параметров его работы. Усовершенствован способ вынесения жидкости с полости газопровода под влиянием газового потока или потока более легкой жидкости, которые текут над водяным или конденсатным «мешком», на основе которого получено математическую модель залпового вынесения жидкости из газопровода. Результаты проведенных теоретических исследований дали возможность разработать способ прогнозирования залпового выноса жидкости из полости газопровода, суть которого в выполнении в определенный период года условия превышения величины критического объема загрязнений величиной объема загрязнений, определенной на основе анализа режима его работы. Критический объем загрязнений в застойной зоне газопровода являет собой функциональную зависимость от технической характеристики газопровода, рельефа местности, по територии которой проложена трасса газопровода, геометрии жидкостной пробки (критическая глубина залегания зеркала жидкости и его длина) и ее качественной характеристики, режима эксплуатации газопровода. Создан способ очистки газопровода высокоскоростным потоком газа, дающий возможность подобрать скоростной режим эксплуатации газопровода, который отвечает вынесению критического объема загрязнений из полости газопровода. Способ предполагает точное определение показателей режима работы газопроводу, перепада давления, который следует создать на запорном органе газопровода, объема загрязнений, который будет выноситься к технологическом оборудованию компрессорных станций, установок комплексной подготовки газа, газораспределительных станций, и остаток жидкостных загрязнений в газопроводе.

The mathematical model of relief gas pipeline operating conditions is created, with definite degree of its cavity fullness by liquid. The determination method of gas pipeline cavity contamination volume is offered, which is characterized by equation of degree of gas pipeline cavity section fullness’ dependence from its operating conditions, what are characterized by hydraulic efficiency, and from dip angle of ascent sections. The algorithm of cavity contamination volume’s dynamics determination, for the gas pipeline which transport gas of own production from Ukraine fields, got further development, on the basis of conducted experimental investigations on stand laboratory unit and in field conditions during different seasons.