В настоящем докладе представлены сравнительные данные проектных решений транс­портировки многокомпонентного газа со Штокмановского ГКМ, которые выполнены не­сколькими проектными инструментами:

• Симулятором OLGA 2006
• Программами моделирования, базирующиеся на отечественных стандартах ОНТП
• Программами моделирования, базирующиеся на компьютерных базах системы Mathematica.

Показано, что для квазистационарных неизотермических течений многокомпонент­ного газа по подводному технологическому трубопроводу, все проектные решения дают при­мерно равнозначные значения технологических параметров транспортировки в заданном диапазоне давлений и температур. При этом погрешность проектных решений не превышает 3-5% от средних проектных значений. Существенные различия в проектных решениях на­блюдаются только для нестационарных режимов работы подводного трубопровода.

В настоящее время принято несколько схем проектирования подводных технологиче­ских трубопроводов, в том числе и со Штокмановского ГКМ, которые выполняются различ­ными программными средствами и на различной методической базе, что в свою очередь ста­вит вопрос о сравнимости различных проектных решений, выполненных по различным мето­дикам и на различной программной базе, и их пригодности для будущих работ по обустройст­ву Штокмановского ГКМ.

К таким программно-методическим комплексам относится симулятор OLGA 2006, который, по мнению их разработчиков, является самым мощным средством проектирования транспорта многокомпонентного продукта подводными трубопроводными системами, но ко­торый создан по принципу «черного ящика», когда математическая модель симулятора скрыта от технолога и проектанта. Подобная скрытость модели создает некоторые трудности технологу при интерпретации получаемых проектных решений.

В отечественной практике проектирования технологических трубопроводов много­компонентных газов приняты нормы ОНТП, которые по своей методической основе со­ответствуют классическим представлениям термобарического течения реального газа. Как из­вестно, именно по нормам ОНТП были спроектировано большинство отечественных магистральных трубопроводов и эти нормы являются базисными при решении вопросов транспортировки газа подводными трубопроводами, включая и подводный трубопровод со Штокмановского ГКМ.

Кроме того, в последнее время были разработаны уточняющие методики термобариче­ских течений многокомпонентных газов, в которых учтены различные фи­зические эффекты взаимосвязи физических полей давлений и температур, и которые были опущены в нормах ОНТП. Учет взаимосвязанности физических полей давлений и температур в подводных трубопроводах необходим всегда при решении вопросов защиты технологиче­ских трубопроводов от нежелательных явлений гидрат образования на внутренних стенках трубы, особенно при их выходе на береговые участки.

Основной целью настоящей работы является сравнение проектных решений для под­водного технологического трубопровода по транспорту многокомпонентного газа со Штокмановского ГКМ, которые получены тремя различными методами:

• На симуляторе OLGA 2006
• По нормам ОНТП
• По методике учета взаимосвязанности термобарических полей в подводном трубо­проводе.

Как следует из проведенного сравнительного анализа проектных решений выполнен­ных по всем трем методикам, наиболее близкие результаты друг к другу дают решения, полу­ченные по методике учета взаимосвязанности термобарических полей в подводном трубопро­воде и решения, полученные на симуляторе OLGA 2006. Это касается и условий гидрат образования в подводном трубопроводе. В тоже время, традиционные методы проектирования магистральных трубопроводов, базирующиеся на стандарте ОНТП, не дают ответа на вопрос месте гидрат образования в подводном трубопроводе со Штокмановского ГКМ, хотя сравни­тельные распределения давлений и температур близки к их проектным значениям.

Так, на рис. 1,2 представлены сравнительные распределения давлений и температур в подводном трубопроводе (1020×23 мм), которые получены по нормам ОНТП и OLGA 2006.

1.6

Рис.1. Распределение давлений (по ОНТП и OLGA 2006)

1.7

Рис.2. Распределение температур (по ОНТП и OLGA 2006)

Из приведенных диаграмм следует, что проектные решения по двум различным мето­дикам проектирования близки, за исключением выхода газа на прибрежные и береговые уча­стки приема газа.

Далее, на рис. 3,4 представлены сравнительные распределения давлений и температур в подводном трубопроводе (1020×23 мм), которые получены по уточненным методикам, учи­тывающие взаимовлияние физических полей в трубопроводе и OLGA 2006.

1.8

Рис.3. Распределение давлений (по уточненной методике и OLGA 2006)

1.9

Рис.4. Распределение температур (по уточненной методике и OLGA 2006)

Наконец, на рис. 5 представлено мгновенное распределение давления и температур (полученные в OLGA), при нестационарных процессах транспортировки газа. В среде OLGA смоделирован пробковый режим для трубопровода, представленный на графике ниже.

1.10

Рис.5. Распределение давлений и температур в пробковом режиме

Как видно из графика, скачки давления и температуры по профилю трассы указывают на наличие пробок. Данный режим изучается с целью снижения либо исключения негативно­го воздействия пробок при эксплуатации газопроводов.

В итоге, из сравнительного анализа трех проектных решений следует, что близость их параметров приводит к правильным проектным решениям только на начальной стадии проек­тирования (без учета явлений гидрат образования и без пробкового режима транспортиров­ки), но для окончательных решений необходимо применение симулятора OLGA 2006 и усо­вершенствованной методики учитывающей связанность термобарических полей в подводном трубопроводе.