Оптимизация подготовки газа на основе имитационного моделирования процессов абсорбционной осушки и гидратообразования нечеткими системами

• Автор: Абдуллаев, Ровшан Вазир оглы
• Шифр специальности: 25.00.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Гидродинамические и массообменные процессы и анализ абсорбционных технологий подготовки природного газа к транспорту
1.1. Физические процессы абсорбционной осушки природного газа и конденсата
1.1.1. Физические основы абсорбционного процесса
1.1.2. Осушка природных газов
1.1.3. Факторы, влияющие на процесс осушки природного газа
1.2. Гидродинамика и массообмен газожидкостных потоков в аппаратах осушки газа
1.2.1. Основные характеристики газожидкостных потоков
1.2.2. Уравнения для расчета параметров дисперсно-пленочного потока
1.2.3. Процесс уноса капель с поверхности пленки
1.3. Технологические процессы подготовки природного газа к транспорту
1.3.1. Технологии абсорбционной осушки газа, области её применения
1.3.2. Современное состояние оборудования для процессов абсорбционной осушки газа
1.4. Анализ осложнений в процессе осушки газа на поздней стадии разработки Уренгойского месторождения
1.5. Постановка цели и задач исследований
Глава 2. Исследование гидратообразования в аппаратах воздушного охлаждения для подготовки природного газа
2.1. Модель образования гидратов при течении влажного природного газа в трубе
2.2. Результаты расчетов осесимметричного течения влажного природного газа
2.3. Математическая модель неравновесного течения природного газа с конденсированной фазой в криволинейных каналах
2.4. Результаты расчетов течения в каналах сложной формы
2.5. Технологические и конструкторские пути улучшения работы АВО влажного газа
2.6. Полученные результаты и выводы
Глава 3. Моделирование производственно-технических процессов подготовки природного газа на основе нечетких систем
3.1. Модели на основе нечетких сетей
3.1.1. Принципы построения нечеткой причинно-следственной сети
3.1.2. Задание функций принадлежности
3.1.3. Представление подсистем нейронной сетью
3.1.4. Приведение подсистемы к набору правил
3.1.5. Операции нечеткого логического вывода
3.2. Адаптация и оптимизация сложных систем
3.3. Задачи принятия решений по векторному критерию
3.4. Моделирование технологического процесса охлаждения природного газа нечеткими системами
3.5. Полученные результаты и выводы
Глава 4. Результаты оптимизации подготовки газа валанжанских залежей уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения
4.1. Обзор моделирующих комплексов, их возможности
4.2. Оптимизация подготовки газа валанжинских залежей Уренгойского НГКМ
4.3. Полученные результаты и выводы
Заключение
Литература
Приложение. Акт об использовании результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В условиях падающей добычи на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении (УНГКМ) вопросы разработки и внедрения новых технологий, направленные на обеспечение эффективной работы установок подготовки газа, приобретают особую значимость.
На газовых промыслах организуется комплексная подготовка газа к дальнему транспорту, в схеме которой основную роль играют массообменные аппараты. Усилия специалистов направлены на разработку технических решений, позволяющих интенсифицировать процесс массообмена, увеличить производительность и уменьшить унос из абсорбента из аппаратов. В последние годы в России, в связи с более жесткими требованиями к качеству подготовки газа, появилась необходимость создания аппаратов более совершенных конструкций с высокой производительностью и эффективностью. По техникоэкономическим соображениям требуется модернизация существующих аппаратов для их эксплуатации на завершающей стадии разработки месторождений при пониженных давлениях, повышенных температуре и влагосодержании газа без ввода дополнительного технологического оборудования.
Разработка современных технологических процессов переработки природного углеводородного сырья и оптимальная эксплуатация действующих производств невозможна без применения моделирующих программ, позволяющих без значительных материальных и временных затрат производить исследования этих процессов. Такие модельные исследования имеют огромное значение не только для проектирования, но и для функционирования существующих производств, так как позволяют учесть влияние внешних факторов (изменение состава сырья, изменение термобародинамических параметров процесса осушки, сезонное изменение требований к конечным и промежуточным продуктам и т.д.) на показатели действующих производств. Однако полный расчет всей технологической цепочки подготовки природного газа чрезвычайно сложен. Для многостадийных

оси канала, а также поперечные составляющие ускорений будут малы по сравнению с составляющими, параллельными оси канала. Поэтому можно не учитывать отличие скоростей от их осевых составляющих. Также пренебрегаем энергией пульсационных движений, в том числе и при турбулентном режиме течения, а также пренебрегаем поперечным градиентом давления и считаем, что в любом сечении канала давление р однородно по сечению, одинаково в фазах и является функцией только осевой координаты ъ. Ядро потока будем рассматривать как мо-нодисперсную газовзвесь, состоящую из несущей газовой фазы и жидкой фазы в виде капель, а пленку - как отдельную фазу, состоящую только из жидкости.
Везде параметры, относящиеся к газу, к каплям и жидкой пленке, будут иметь индексы 1, 2 и 3. Принимается, что газокапельное ядро потока занимает цилиндрическую область радиусом Я - 8, а пленка жидкости - кольцевую область Я-8 <г < Я, где 8 - среднегеометрическая толщина пленки. Смесь газа и капель в ядре потока занимает часть площади поперечного сечения канала, равную £ = Ях = 82. Рассматриваемый поток характеризуется следующими переменными: у?, Тп / = 1,2,3 - скорости и температуры фаз; р%а:8 = 1,2,3 - плотности и объемные концентрации;
Р = Р = =ад =адад+5ад
Р, = ое,р?;ре =Рг+ Рга I + а2 = 1;а3 = 1;
Анализ экспериментальных данных по распределению концентраций и скоростей составляющих смеси по сечению ядра потока [88, 128] показывает, что при турбулентном движении газовой фазы в ядре распределения можно представить в виде степенных функций:
( г У' уг (г) - V
/л О А _ Ч Л О
а° - а*
V К;
/ VI

,1 = 1,2 ;Яс = Я-8,
где верхние индексы 5 и 0 соответствуют осредненным значениям переменных на поверхности пленки и на оси канала.
Распределение температур составляющих смеси по сечению ядра потока