Sviluppo del sistema automatizzato di controllo della temperatura del gasdotto principale

Oct 14, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3092 (2023) Citare questo articolo

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Questo articolo presenta i risultati di un esperimento numerico e un'analisi dei campi di temperatura (raffreddatori per gas) utilizzando elementi di raffreddamento nel gasdotto del caso di studio. L'analisi dei campi di temperatura ha dimostrato diversi principi per la formazione di un campo di temperatura, che indica la necessità di mantenere una temperatura relativa per il pompaggio del gas. L'essenza dell'esperimento era installare un numero illimitato di elementi di raffreddamento sul gasdotto. Lo scopo di questo studio era determinare a quale distanza è possibile installare elementi di raffreddamento per il regime ottimale di pompaggio del gas, per quanto riguarda la sintesi della legge di controllo e la determinazione della posizione ottimale e la valutazione dell'errore di controllo in base alla posizione del elementi di raffreddamento. La tecnica sviluppata consente la valutazione dell'errore di regolazione del sistema di controllo sviluppato.

In un’economia in rapida crescita, la questione di fornire ai consumatori la quantità necessaria di materie prime è urgente. Una delle principali fonti di materie prime sono gli idrocarburi, il gas naturale e il petrolio. Nel corso della loro lavorazione, vari materiali e prodotti petroliferi sembrano fornire alla popolazione del pianeta i prodotti di produzione necessari. Con lo sviluppo delle regioni dell'estremo nord (Russia), nasce la necessità di ricercare tecnologie per l'estrazione e il trasporto su lunghe distanze di materie prime idrocarburiche in presenza di vari composti chimici, come le paraffine. L'estrazione di questo tipo di materie prime è un compito piuttosto laborioso. Un altro problema è il successivo trasporto. Le materie prime non possono essere completamente lavorate in loco. Pertanto, il prodotto grezzo entra nella pipeline del campo. La presenza di impurità nel prodotto grezzo ha un impatto significativo sulla durabilità e sulla resistenza all'usura del trasporto delle tubazioni.

È anche importante notare che le condizioni meteorologiche svolgono un ruolo importante nel processo di trasporto nell'estremo nord. Nelle aree in cui la temperatura media annuale può variare da −50 a + 40 gradi Celsius, la tubazione è inoltre influenzata dalle proprietà fisiche del metallo, il cui allungamento e compressione quotidiana sulle pareti del tubo può portare alla deformazione e alla distruzione dell'intera tubazione. .

A differenza del petrolio, se la materia prima idrocarburica in questione è il gas naturale e la temperatura aumenta, il gas diventa viscoso, il che rende difficile il suo ulteriore trasporto attraverso il gasdotto.

Da un lato, per eliminare questi problemi, sono stati sviluppati il ​​riscaldamento automatico (per il petrolio) e il mantenimento di una temperatura predeterminata (per il gas) sulla pipeline. Tuttavia, tale riscaldamento della pipeline è di natura locale. Spesso in una determinata parte della tubazione viene installato un elemento riscaldante, riscaldandolo a un valore elevato. E poi il riscaldamento viene applicato su una lunga distanza. Questo metodo di riscaldamento delle tubazioni non è conveniente perché utilizza molta energia, il che fa aumentare il costo del prodotto.

Un'applicazione alternativa prevede invece la posa interrata della condotta. Questo metodo è più efficiente poiché l'equilibrio della temperatura viene mantenuto per un periodo più lungo. Ma la realizzazione della posa interrata non è sempre possibile a causa delle zone di permafrost, che portano ad un ulteriore cedimento del suolo. Da molto tempo sono noti il ​​metodo di posa del cavo scaldante e il metodo per misurare l'impatto termico sulla tubazione.

Il primo studio in questa direzione è iniziato con il lavoro del noto scienziato petrolifero in geologia del petrolio, Gubkin IM. Nei suoi studi, ha descritto i metodi per influenzare il serbatoio e il sistema pompa-compressore per estrarre olio extra viscoso dal serbatoio. Basandosi sul suo metodo, scienziati di tutto il mondo hanno descritto nei loro articoli scientifici metodi alternativi di impatto termico sulla pipeline per migliorare le proprietà reologiche delle materie prime estratte. L'autore di "Metodi e algoritmi di calcolo (trasporto di gas tramite gasdotti)", Sardanashvili SA, ha descritto i metodi e gli algoritmi di calcolo in una forma focalizzata sulla loro applicazione pratica nello sviluppo e nel funzionamento di sistemi informatici per il controllo del dispacciamento del trasporto di gas naturale, risolvendo problemi di progettazione e ricostruzione di sistemi di trasporto del gas. Lurie MV et al., in uno studio intitolato "Modelling of Oil Product and Gas Pipeline Transportation", hanno considerato i principali oleodotti e gasdotti e i metodi di influenza termica su di essi1. Tuttavia, analizzando la letteratura, non esistono metodi per calcolare il regime termico dei serbatoi e delle stazioni di pompaggio.