Определение взаимосвязи коэффициента гидравлической эффективности трубопровода с газодинамическими параметрами

Аннотация. Проведено исследование взаимосвязи и влияния коэффициента гидравлической эффективности, отражающего степень загрязненности внутренней поверхности газопровода, с основными газодинамическими параметрами. На основе систематизации и ранжирования диспетчерских данных, выведены основные зависимости применительно к межпромысловому коллектору Еты-Пуровского газового промысла. 

Abstract. the study of the relationship and influence of the hydraulic efficiency coefficient, which reflects the degree of contamination of the inner surface of the gas pipeline, with the main gas dynamic parameters. Based on the systematization and ranking of dispatcher data, the main dependencies are derived in relation to the inter-field reservoir of the of Yety-Purovskoye gas field.

Ключевые слова: межпромысловый коллектор, коэффициент, гидравлический, эффективность, параметры.

Keywords: interfield collector, coefficient, hydraulic, efficiency, parameters.

Еты-Пуровское нефтегазовое месторождение открыто в 1982 году; его доразведка и разработка начались в 2003 году. В пределах месторождения выявлены газовая (сеноманская залежь) и 12 нефтяных залежей [1].

На месторождении для внутрипромыслового сбора газа используется коллекторно-лучевая схема. На УППГ газ собирается по шести телескопическим коллекторам с диаметрами от 273 до 530 мм в зависимости от количества подключенных кустов.

После предварительной подготовки газ по межпромысловому коллектору подается на УКПГ. В целом межпромысловый коллектор от УППГ Еты-Пуровского месторождения до входа в УКПГ Вынгаяхинского диаметром 1220 мм и длиной 55,3 км, работает стабильно, серьезных проблем за 2019 год не выявлено [1].

Для оценки стабильности работы газопровода, а также обоснования необходимости принятия мер по очистке газопровода используется оценочный показатель – коэффициент гидравлической эффективности. Данный показатель характеризует изменение производительности и связанных параметров в результате повышения гидравлического сопротивления газопровода, вызванного образованием скоплений влаги, конденсата и выпадением гидратов.

В промысловой практике коэффициент гидравлической эффективности E может принимать значения от 0 до единицы и определяется по формуле (1):

                                                                                                     (1)

где  – гидравлическое сопротивление трубопровода;

G – расход газа, млн. м³/сут;

R – газовая постоянная,

Т_ср – средняя температура газа на участке, К;

L – длина участка, м;

D – диаметр трубопровода, м;

P_н – начальное давление участка, Па;

Р_к – конечное давление участка, Па [2].

Коэффициент гидравлической эффективности в процессе эксплуатации определяется для каждого участка не реже одного раза в год.

С целью определения эффективности работы магистрального газопровода проведены исследования газодинамических условий движения газа. Расчет проведен помесячно за весь рассматриваемый период, результаты расчета представлены в таблице 1 [1].

Таблица 1.

Факторы, влияющие на условия движения газа в трубопроводе

Каждая из представленных в столбцах выборок представляет собой зависимость между показателями и коэффициентом гидравлической эффективности Е.

Для составления математических моделей, описывающих зависимость каждого из параметра с коэффициентом гидравлического сопротивления Е, данные были ранжированы и введены условные обозначения:

Yi=f(X)                                                                                                                (2)

где Хi – рассматриваемый фактор: Y - коэффициент гидравлической эффективности, Y1 – расход, млн. м3/сут; Y2 – скорость, м/с; Y3 – начальное давление, Y4 – конечное давление, Y5 – коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода.

Таблица 2.

Систематизация исходных данных для составления моделей

Зависимости между каждым фактором и коэффициентом гидравлической эффективности трубопровода показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Графики зависимости расхода, скорости, давления, гидравлического сопротивления от коэффициента эффективности трубопровода

На основании исходных данных после соответствующей обработки методом наименьших квадратов были выведены уравнения, описывающие взаимосвязь между исследуемыми параметрами (таблица 3).

Таблица 3.

Расчетный зависимости между коэффициентом гидравлической эффективности и измеряемыми режимными параметрами

В данных зависимостях Х – значение коэффициент гидравлической эффективности трубопровода.

Представленные уравнения позволяют сделать вывод о взаимосвязи между всеми параметрами транспортировки газа с коэффициентом гидравлической эффективности работы трубопровода, причем первая постоянная величина (сомножитель Х) показывает размер влияния фактора на результирующий показатель: например, рост на единицу гидравлического сопротивления приводит теоретически к снижению на 0,11 пунктов гидравлической эффективности трубопровода. Так как значение Е в пределах от 0 до 1, то методом пропорционального изменения можно определить требуемые значения. В заключение отметим, что величина гидравлической эффективности трубопровода позволяет судить о его загрязненности – мехпримесями, водой, конденсатом или гидратами. При превышении значений необходимо проводить очистку полости газопровода. Например, скопления воды и конденсата удаляют продувкой. Если это не приводит к необходимому эффекту, по газопроводу пропускают очистные поршни.