Анализ методов моделирования режимов работы компрессорного оборудования, обеспечивающего работу промысловых установок низкотемпературной сепарации

Цель. Дожимная компрессорная станция (ДКС) является одним из ключевых технологических объектов, необходимых для обеспечения эффективной работы технологии низкотемпературной сепарации природного газа в промысловых системах подготовки газа к транспортировке. Обеспечение перспективных режимов работы ДКС с высокой эффективностью является актуальной задачей. Метод. Одним из инструментов решения этой задачи является математическое моделирование режимов работы центробежных компрессоров (далее – ЦБК), входящих в состав газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Основой математической модели является газодинамическая характеристика (ГДХ) ЦБК. В существующей нормативной документации представлены упрощенные способы моделирования ГДХ, которые подходят для низконапорных ЦБК с отношением давлений до 1,5 и количеством ступеней сжатия не более трех, но не подходят для многоступенчатых высоконапорных ЦБК. Результат. Представлены результаты сравнения трех способов моделирования ГДХ (метод приведенных характеристик, уточненный метод приведенных характеристик, метод двухпараметрической аппроксимации) высоконапорных ЦБК на примере ЦБК с отношением давлений до 2,0, предназначенного для оснащения газоперекачивающего агрегата в составе промысловых ДКС. Проведен анализ и сопоставление полученных результатов моделирования с фактическими данными. Вывод. При применении метода моделирования УМПХ-2D получены наименьшие погрешности (не более 2,0 %.), что, в свою очередь, свидетельствует о его наибольшей точности среди рассмотренных методов пересчета ГДХ высоконапорных и многоступенчатых компрессоров.

1. Hitoshi Shinohara, Hirokazu Kawashima, Masayuki Soneda. Технологии для надежной эксплуатации и обслуживания оборудования // Труды юбилейного 20-го ежегодного международного симпозиума «Компрессоры и компрессорное оборудование» им. К.П. Селезнёва (прежнее название «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования»), 2018. – С. 43-49.

2. Никитин В.Т., Доценко В.А., Петухов А.А., Полозов В.Н., Кувытченко Б.Г., В.А. Шигин Установка подачи раствора УПР-ТПГ для промывки центробежного нагнетателя. Журнал «Газовая промышленность». 2017, № 9, С. 32-33.

3. Борисов Ю.А., Калашников Д.А., Чернышев А.В. Профилирование рабочего колеса центробежного компрессора в меридиональной плоскости на основе расчета траекторий движения газа в силовом поле // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2022, № 7 (748), С. 82-89.

4. Борисов Ю.А., Калашников Д.А., Чернышев А.В. Профилирование в радиальной плоскости рабочего колеса центробежного компрессора по закону линейного изменения газодинамических параметров по длине проточной части // Компрессорная техника и пневматика. 2022, № 3, С. 12-18

5. Попова Т.В., Воронцов М.А. Перспективы использования систем охлаждения циклового воздуха газотурбинных установок на базе абсорбционных холодильных машин в составе компрессорных станций // Труды Российского государственного университета нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, № 3. – М.: Изд. центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2019. – С. 139-150.

6. Попова Т. В. Перспективы и проблемы применения систем охлаждения циклового воздуха ГТУ на базе АБХМ для повышения эффективности эксплуатации компрессорных станций // Нефть и газ - 2019 Тезисы докладов. - М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2019. С. 208-209.

7. Игнатова Т.В., Житомирский Б.Л., Воронцов М.А. Использование кожухотрубных теплообменных аппаратов для повышения эффективности газотурбинных установок // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса - 2022. - № 3(129). - С. 45-50.

8. Improved Production in Low-Pressure Gas Wells by Installing Wellsite Compressors. Авторы: Navneet Behl (EOG Resources Inc.) Keith Edward Kiser (Schlumberger) Jeff Ryan (Schlumberger). Доклад на конференции «SPE Gas Technology Symposium», 15-17 мая 2006, г. Калгари, Альберта, Канада.

9. Применение мобильных компрессорных установок на завершающей стадии разработки газовых залежей. Минликаев В.З., Дикамов Д.В., Арно О.Б., Меркулов А.В., Кирсанов С.А., Красовский А.В., Свентский С.Ю., Кононов А.В. / Газовая промышленность № 1, 2015, стр. 15-17. № 1 (717) Год: 2015 Страницы: 15-17.

10. Перспективы применения распределенного компримирования в промысловых системах добычи газа. Воронцов М.А., Ротов А.А., Марущенко И.В., Лаптев Е.М. Вести газовой науки №4 (20) / 2014.

11. Кантюков Р.А. Компрессоры в технологических процессах: газораспредительные, компрессорные станции магистральных газопроводов и автомобильные газонаполнительные компрессорные станции / Р.А. Кантюков, Р.Р. Кантюков, М.Б. Хадиев, И.В. Хамидуллин, В.А. Максимов: Казан. нац. исслед. технол. ун-т. Казань, 2014 – 645 с.

12. Барцев И.В., Синицын Н.С. Компрессорное оборудование для довыработки месторождений природного газа // Труды десятого Международного Симпозиума «Потребителей-производителей компрессоров и компрессорного оборудования ─ 2004», С.-Пб, СПбГПУ, 2003, С.16-18.

13. Новые технические решения при создании КС «Шагырлы-Шомышты» в Казахстане / Н.К. Аманжаров, В.С. Королев, В. Кравец, В.П. Парафейник, А.В. Смирнов, В.М. Татаринов // Газотурбинные технологии – 2008. – №5 – С. 16-22.

14. Фик А.С., Бунякин А.В. Моделирование активной газопроводной сети в гидравлическом приближении на примере КС «Береговая» газопровода «Россия-Турция» // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. №1.

15. Юн В.К. Центробежный компрессор смешанного хладагента для предприятий сжижения природного газа // Химическая техника. 2017. № 9. С. 21−26.

16. ТехноЧаянда: эффективная технология на уникальном месторождении [Электронный ресурс]. – URL: https://neftegaz.ru/science/booty/693914-tekhnochayanda-effektivnaya-tekhnologiya-na-unikalnom-mestorozhdenii-/ (дата обращения 07.11.2023).

17. Воронцов М.А., Глазунов В.Ю., Лопатин А.С. Математическое моделирование режимов работы высоконапорного многоступенчатого центробежного компрессора // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2016. № 1. С. 25-30.

18. Воронцов М.А., Грачев А.С. О турбомашинах и компрессорах на газовом промысле // Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт: Научно- технический сборник. Том 2. – Москва: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2017. – С. 43-49.

19. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. – М.: Машиностроение, 1964. 336 с.

20. Расчетный анализ возможных рабочих режимов двухсекционного центробежного компрессора для компрессорной станции попутного нефтяного газа / А.Д. Ваняшов, А.В. Жерелевич, Е.М. Васенко // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производств: Материалы 8-й международной научно-технической конференции. – Омск: ОМГТУ, 2018. – С.149-150.

21. Глазунов В.Ю., Хафизов А.Р., Давлетов К.М. Корректировка характеристик газоперекачивающих агрегатов (ГПА) дожимных компрессорных станций (ДКС) в процессе эксплуатации // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. № 6. С. 210-227.

22. Мониторинг энергоэффективности компримирования газа ДКС на основе фактических характеристик центробежных многоступенчатых компрессоров / Кильдияров С.С., Глазунов В.Ю., Меньшиков С.Н., Полозов В.Н. // Газовая промышленность. 2015. № 2 (718). С. 50-54.

23. Дэн Г.Н. Проектирование проточной части центробежных компрессоров: Термогазодинамические расчеты. – Л .: Машиностроение, 1980. 232 с.

24. Методы представления газодинамических характеристик центробежных компрессоров природного газа / Барцев И.В., Сальников С.Ю., Синицын Н.С. // Cб. Трудов ВНИИГАЗа. Проблемы развития, реконструкции и эксплуатации газотранспортных систем. М., 2003 – С.314–322.

25. Патент N 2716767 C1 Российская Федерация, МПК G01M 15/00 (2006/01). Испытательный стенд лопаточных компрессоров и способ газодинамических испытаний лопаточных компрессоров : N 2019129641 : заявл. 20.09.2019 : опубликовано 17.03.2020 / Косой А.А., Синкевич М.В., Калашников Д.А., Борисов Ю.А.; заявитель ОИВТ РАН. – 11 с. : ил. — Текст : непосредственный.

26. Галеркин Ю.Б., Рекстин Ф.С. Методы исследования центробежных компрессорных машин, М.: Машиностроение, 1969. - 304 с.

27. Зюзьков В.В. Методы повышения энергоэффективности компрессорных станций при реконструкции магистральных газопроводов: Дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук с. 05.02.13; Москва, 2011

28. Воронцов М.А. Энергоэффективность компримирования природного газа на промысле при неравномерности показателей эксплуатации основного газоперекачивающего оборудования: Дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук с. 05.02.13; Москва, 2013