Анализ влияния геоклиматических факторов на образование гидратов в газовых скважинах и газопроводах

Исланбек, Жаксыбек Ералыулы Научно-образовательный центр И.Н.Бутакова (НОЦ И.Н.Бутакова)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Целью работы является эффективное решение задач с максимальным учетом тех факторов, которые присутствуют при эксплуатации трубопроводных систем на современном этапе их развития.
В процессе исследования был произведен анализ различных условий образований газовых гидратов в газопроводах, их характеристик, и методов борьбы в зависимости от климатических условий и режима эксплуатации газопровода.

ВВЕДЕНИЕ 14
Глава 1 ОБРАЗОВАНИЕ, ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ И 17
ЛИКВИДАЦИЯ ГИДРАТОВ В СКВАЖИНАХ И
МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
1.1 Термодинамические основы образования гидратов в 17
скважине и трубопроводе
1.2 Методики расчёты образования гидратов в газовых 20
скважинах
1.3 Условия образования гидратов в магистральных 22
газопроводах
1.4 Методы предупреждения образования газовых 26
гидратов
Глава 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 29
ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ ПРИ
ДОБЫЧЕ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ ПРИРОДНЫХ
ГАЗОВ
2.1 Математическое моделирование образования газовых 29
гидратов в скважинах
2.2 Математическое моделирование образования газовых 40
гидратов в трубопроводах
Глава 3 МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ 49
ГИДРАТОВ В СКВАЖИНАХ И МАГИСТРАЛЬНЫХ
ГАЗОПРОВОДАХ
3.1 Система ввода ингибитора образования гидратов в 49
поток газа
3.2 Методы идентификации процессов образования и 51
отложения газовых гидратов в промысловых системах
3.3 Системы распределения и автоматического 54
регулирования расхода ингибиторов
Глава 4 ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТНЫХ 55
ОТЛОЖЕНИЙ В ПРОМЫСЛОВЫХ СИСТЕМАХ
4.1 Методы предупреждения гидратных отложений 55
4.2 Предупреждение образования гидратов в скважинах 57
4.3 Предупреждение образования гидратов в 58
газопроводах
4.4 Оценка способов борьбы с образование гидратов
Глава 5 МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 63
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ
В СКВАЖИНАХ И ГАЗОПРОВОДАХ
5.1 Методики расчёта образования гидратов в 63
магистральных газопроводах
5.2 Определение участка газопровода, подверженного 65
облитерации стенок
5.3 Определение границ участков образования гидрата 68
5.4 Анализ механизма образования гидратов в случае 72
частичного уменьшения живого сечения
трубопровода гидратами
5.5 Расчёт толщины гидратной пленки при 73
транспортировке газа по газопроводу
Глава 6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, 84
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
6.1 Оценка готовности проекта к коммерциализации 85
6.2 Календарный план проекта 88
6.3 SWOT-анализ 90
6.4 Затраты на проведение работ 91
6.5 Основные фонды 92
Глава 7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 95
7.1 Производственная безопасность 95
7.2 Экологическая безопасность 104
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 108
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения 110
безопасности

Актуальность проблемы Стратегическая задача предприятий по
добыче и транспортировке газа − обеспечение безотказной и безопасной
поставке газа потребителям [1–13]. Надёжная работа магистрального
газопровода (МГ) обусловливается качеством транспортируемого газа, его
влагосодержанием [14–15]. Связанно это с тем, что при течении влажного
газа в трубопроводе (ТП) могут образовываться газовые гидраты (ГГ) –
кристаллические соединения, внешне похожие на снег или лед. В результате
значительно возрастает гидравлическое сопротивление и снижается
пропускная способность ТП вплоть до его полного укупоривания, что, в свою
очередь, помогает появлению аварийных ситуаций, а также нарушает работу
оборудования [16–30]. Из практики транспортировки газа известны случая,
когда протяженность гидратной пробки (ГП) достигала нескольких десятков
метров, прекращалась поставка газа потребителям (предприятиям,
населенным пунктам) [18].
Для разрушения ГП применяются ингибиторы, наиболее
распространенным является метанол [16–20, 23, 26, 28]. Фактический расход
метанола на предприятиях добычи и транспорта газа, как правило, завышен
вследствие его нерационального использования при ликвидации ГП. На
предприятиях добычи и ТП транспорта зачастую нет системы мониторинга и
контроля над процессом образования ГГ [16–20, 22, 23].
На сегодня, нуждаемость в метаноле только на предприятиях ОАО
«Газпром» достигает около 300 тыс. тонн в год [36]. По оценкам,
приведенным в работе [38], объем потребления метанола к 2030 г. в газовой
промышленности России составит более 1 млн. тонн в год. Рост спроса на
метанол сопровождается и увеличением его стоимости. В 2017 г. метанол на
российском рынке продавался по цене от 12000 до 25000 руб/т. Обеспечение
метанолом районов Крайнего Севера увеличивает его стоимость в два раза, а
для некоторых месторождений (Ямбург, Штокмановское, Сахалин–3,
Бованенковское), проблемы с доставкой в зимние периоды повергают к
увеличению стоимости метанола в три раза [36]. По мере увеличения
поставок природного газа, происходит удаление районов добычи газа,
ухудшение гидрогеологических условий их залегания. Для увеличения
эффективности технологии добычи и транспортировки природного газа были
выполнены многочисленные экспериментальные и теоретические
исследования [19–37]. Все же непосредственное использование
предложенных математических моделей затруднено тем обстоятельством,
что они были реализованы с помощью программных комплексов типа
«Альфа», ALGOL-GDR и т.п.
Поэтому актуальна проблема создания на базе упрощенных
математических моделей методического обеспечения, с помощью которого
можно осуществлять мониторинг и диагностику состояния скважин и ТП,
для предупреждения образования гидратов на конкретном участке [19–37].
Использование его позволит выполнять технологические расчёты с
достаточной точностью, определять участки конденсации влаги, выявлять
причины завышенного расхода ингибитора образования ГГ.
Цель работы: создать методическое обеспечение по прогнозированию
образования гидратов в газовых скважинах и ТП, с его помощью выполнить
анализ влияния геоклиматических факторов на добычу и транспортировку
природного газа.
Задачи:
1. Реализация на Турбо Паскале математических моделей образования
гидратов в газовых скважинах, в которых учтено влияние
гидрогеологических условий.
2. Реализация на Турбо Паскале математических моделей образования
гидратов при транспортировке природного газа в ТП, учитывающих влияние
перепадов высот вдоль трассы ТП, теплофизических свойств грунта.
3. Оценка эффективности способов борьбы с образованием гидратов при
добыче и транспортировке газа
Научная новизна
1. Создано методическое обеспечение, позволяющее
прогнозировать участки образования ГГ в скважинах и ТП.
2. Для упрощения нахождения толщины ГС в разные моменты
времени вместо численного интегрирования громоздкого выражения
получена аппроксимационная формула.
3. Осуществлена оценка эффективности перспективных способов
борьбы с образованием ГГ при добыче и транспортировке газа, выбрана
методика расчета удельного расхода метанола.
Практическая значимость и реализация результатов работы
Разработанное методическое обеспечение планируется
предложить организациям, занимающимся добычей и транспортировкой
природного газа в Томской области.
Обоснованность и достоверность результатов
В ходе реализаций математических моделей были использованы
апробированные численные алгоритмы (Уэддля, Рунге-Кутты, методов
бисекциии, прогонки, интерполяционный многочлен Лагранжа второй
степени). Тестирование их осуществлено сравнением с результатами,
полученными другими исследователями.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Созданное методическое обеспечение, позволяющее
прогнозировать возникновение участков образования ГГ в скважинах и ТП.
2. Аппроксимационная формула для нахождения толщины ГС в
разные моменты времени, упрощающая проведение количественного анализа
определения места образования гидратов в скважине.
Технико-экономическая оценка эффективности перспективных
способов борьбы с образованием ГГ при добыче и транспортировке газа.

В результате выполнения магистерской диссертации была создана
методическое обеспечение по прогнозированию образования гидратов в
газовых скважинах и ТП. И с его помощью были выполнены анализы влияния
геоклиматических факторов на добычу и транспортировку природного газа.
В процессе выполнения данной работы были реализованы (на Турбо
Паскале) математические модели образования гидратов в газовых скважинах, в
которых учтено влияние гидрогеологических условий. И были реализованы
математические модели образования гидратов при транспортировке
природного газа в ТП, учитывающие влияние перепадов высот вдоль трассы
ТП, теплофизических свойств грунта. Реализована оценка эффективности
способов борьбы с образованием гидратов при добыче и транспортировке газа.
Также было выполнено технико-экономическое обоснование проекта,
рассмотрены вопросы социальной ответственности, в ходе которого были
предложены мероприятия по обеспечению электро- и пожаробезопасности.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)