Подать статью
Стать рецензентом
Том 228
Страницы:
705
Скачать том:
RUS ENG

Особенности математического моделирования систем добычи и транспорта природного газа в арктической зоне России

Авторы:
Э. А. Бондарев1
И. И. Рожин2
К. К. Аргунова3
Об авторах
  • 1 — ФГБУН «Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН»
  • 2 — ФГБУН «Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН»
  • 3 — ФГБУН «Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН»
Дата отправки:
2017-07-24
Дата принятия:
2017-09-19
Дата публикации:
2017-12-22

Аннотация

Показано, что для адекватного описания работы газовых скважин и магистральных газопроводов в регионах Крайнего Севера соответствующие математические модели должны учитывать реальные свойства газа, тепловое взаимодействие с многолетнемерзлыми горными породами и возможность образования (диссоциации) газовых гидратов в этих объектах. Предложены математические модели, которые в рамках трубной гидравлики учитывают неизотермичность течения газа, изменение площади проходного сечения из-за образования гидратов и зависимость коэффициента теплообмена газа с гидратным слоем от изменяющейся со временем площади проходного сечения. Соответствующая сопряженная задача теплообмена между несовершенным газом в скважине и окружающей средой (горными породами) сводится к решению дифференциальных уравнений, описывающих неизотермическое течение газа в трубах, и уравнений распространения тепла в горных породах с соответствующими условиями сопряжения. При этом в квазистационарной математической модели образования (диссоциации) гидратов учитывается зависимость температуры фазового перехода «газ – гидрат» от давления в потоке газа. Получено, что образование гидратов в скважинах, даже при низких пластовых значениях температуры и мощном слое многолетней мерзлоты, занимает достаточно большой промежуток времени, позволяющий оперативно предотвратить создание аварийных ситуаций в системах газоснабжения. Методами математического моделирования проанализированы некоторые решения, принятые при проектировании первого участка магистрального газопровода «Сила Сибири». В частности, показано, что при недостаточной осушке газа давление на выходе может снизиться ниже допустимого предела примерно за 6-7 ч. В то же время для полностью сухого газа имеется возможность снизить затраты на теплоизоляцию газопровода как минимум вдвое.

10.25515/pmi.2017.6.705
Перейти к тому 228

Литература

  1. Аргунова К.К. Математические модели образования гидратов в газовых скважинах / К.К.Аргунова, Э.А.Бондарев, И.И.Рожин // Криосфера Земли. 2011. Т. 15. № 2. С. 65-69.
  2. Аргунова К.К. Свойства реального газа и их аналитическое представление / К.К.Аргунова, Э.А.Бондарев, И.И.Рожин // Газохимия. 2010. № 6 (16). С. 52-54.
  3. Аргунова К.К. Численное изучение нелинейных эффектов в моделях добычи природного газа: Автореф. ... канд. физ.-мат. наук / Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова. Якутск, 2005. 18 с.
  4. Бондарев Э.А. Математические модели образования гидратов в газовых скважинах / Э.А.Бондарев, К.К.Аргунова // Информационные и математические технологии в науке и управлении: Труды XIV Байкальской всероссийской конференции. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2009. Ч. 3. С. 41-51.
  5. Будак Б.М. Разностный метод со сглаживанием коэффициентов для решения задачи Стефана / Б.М.Будак, Е.Н.Соловьева, А.Б.Успенский // Журнал вычисл. математики и мат. физики. 1965. Т. 5. № 5. С. 828-840.
  6. Вукалович М.П. Уравнение состояния реального газа / М.П.Вукалович, И.И.Новиков. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1948. 340 с.
  7. Латонов В.В. Расчет коэффициента сжимаемости природных газов / В.В.Латонов, Г.Р.Гуревич // Газовая промышленность. 1969. № 2. С. 7-9.
  8. Определение интервала гидратообразования в скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых породах / К.К.Аргунова, Э.А.Бондарев, В.Е.Николаев, И.И.Рожин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2008. http://www.ogbus.ru/authors/Argunova/Argunova_2.pdf. 11 с. (дата обращения 2.10.2017).
  9. Перепеличенко В.Ф. Перспективы освоения уникального нефтегазоконденсатного месторождения Якутии // Электронный научный журнал «Георесурсы. Геоэнергетика. Геополитика». 2012. Вып. 1 (5). http://oilgasjournal.ru/vol_5/ perepelich.pdf. 8 с. (дата обращения 4.09.2017).
  10. Самарский А.А. Экономичная схема сквозного счета для многомерных задач Стефана / А.А.Самарский, Б.Д.Моисеенко // Журнал вычисл. математики и мат. физики. 1965. Т. 5. № 5. С. 816-827.
  11. Теория тепломассообмена / С.И.Исаев, И.А.Кожинов, В.И.Кофанов, А.И.Леонтьев, Б.М.Миронов, В.М.Никитин, Г.Б.Петражицкий, М.С.Самойлов, В.И.Хвостов, Е.В.Шишов. М.: Высшая школа, 1979. 495 с.
  12. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа / Э.А.Бондарев, В.И.Васильев, А.Ф.Воеводин, Н.Н.Павлов, А.П.Шадрина. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1988. 272 с.
  13. Тихонов А.Н. Уравнения математической физики / А.Н.Тихонов, А.А.Самарский. М.: Наука, 1977. 736 с.
  14. Bondarev E.A. Modeling the formation of hydrates in gas wells in their thermal interaction with rocks / E.A.Bondarev, I.I.Rozhin, K.K.Argunova // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2014. Vol. 87. N 4. Р. 900-907. DOI: 10.1007/s10891-014-1087-0.
  15. Kay W.B. Density of hydrocarbon gases and vapors at high temperature and pressures // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1936. Vol. 28. P. 1014-1019.
  16. Sloan E.D. Clathrate hydrates of natural gases / E.D.Sloan, C.A.Koh. Boca Raton: Taylor & Francis Group/CRC Press, 2008. 720 p.

Похожие статьи

Влияние диспергирующих присадок и компонентного состава на стабильность судовых высоковязких топлив
2017 Т. Н. Митусова, Н. К. Кондрашева, М. М. Лобашова, М. А. Ершов, В. А. Рудко
Современные методы аналитического контроля промышленных газов
2017 О. В. Черемисина, С. З. Эль-Салим
Оценка площадного загрязнения атмосферного воздуха в мегаполисе с использованием геоинформационных систем
2017 М. А. Пашкевич, Т. А. Петрова
Педагогический эксперимент первого ректора Уральского горного института П.П. Фон Веймарна как попытка реформирования высшей школы в 1917-1920 годах
2017 Н. Г. Валиев, А. Г. Шорин
Инженерно-геологические аспекты негативных последствий контаминации дисперсных грунтов нефтепродуктами
2017 Р. Э. Дашко, И. Ю. Ланге
Опыт освоения месторождений медно-порфирового типа на Урале
2017 И. А. Алтушкин, В. В. Левин, А. В. Сизиков, Ю. А. Король