Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение эффективности управления технологическими режимами транспорта газа

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Тухбатуллин, Тагир Фаритович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗА

1.1. Современное состояние источников сырья и рынка потреб- 10 ления природных газов

1.2. Ценовая политика России

1.3. Анализ современных нормативных и контрактных требо- 24 ваний к качеству товарного газа

1.4. Концепция построения адаптивной системы управления 34 качеством поставки газа

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТРАНС- 39 ПОРТА ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ЕГО КАЧЕСТВО

2.1. Исследования факторов, влияющих на показатели качества 39 поставки товарного газа

2.2. Технологические схемы подготовки газа

2.3. Выбор оптимальной технологии осушки

2.4. Изучение влияния режимов подачи газа на пропускную способ- 66 носгь газопроводов

2.5. Влияние качества природного газа на условия его экспорта

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СТАТИСТИЧЕСКОГО ОЦЕ- 82 НИВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПОСТАВКИ ГАЗА

3.1. Прогнозирование поставок и потребления газа

3.2. Оценка неравномерности потребления газа

3.3. Статистические методы расчета параметров качества по- 92 ставки газа

3.4. Адаптивный метод управления неполностью определен- 99 ными технологическими процессами

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФ- 104 ФЕКТИВНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА ГАЗА ЗА СЧЁТ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ЕГО КАЧЕСТВА

4.1. Оценка влияния состава и качества газа в пунктах его передачи 104 на эффективность трубопроводного транспорта газа

4.2. Оптимизация давления газа в пункте его передачи покупателю

4.3. Совершенствование подготовки природного газа на про- 125 мыслах

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ 131 ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА ГАЗА

5.1. Основные факторы надежности ГТС

5.2. Анализ коррозионно-усталостных разрушений магисгг- 141 ральных газопроводов

5.3. Разработка инструкции по отбраковке и ремонту труб ли- 154 нейной части магистральных газопроводов

5.4. Разработка рекомендаций по оптимизации технологии ис- 157 пытаний магистральных газопроводов

5.5. Разработка технических решений по капитальному ремон- 162 ту переходов магистральных газопроводов через автомобильные дороги

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности управления технологическими режимами транспорта газа"

Актуальность проблемы. Эффективность деятельности ОАО «Газпром» определяется своевременным выполнением контрактов на поставку природного газа российским и зарубежным потребителям, что определяется эффективностью функционирования самой газотранспортной системы. Она является комплексной и включает следующие взаимосвязанные аспекты:

• обеспечение конструктивной и режимно-технологической надежности поставки закрепленных контрактными обязательствами объемов газа;

• обеспечение системно-технологической надежности управления качеством поставляемого газа.

Особенности трубопроводного транспорта газа в масштабах ЕСГ определяют необходимость включения в состав технологического процесса систем мониторинга и управления потоками информации о количестве и качестве добываемого, транспортируемого и поставляемого потребителям природного газа. Эффективность решения этой комплексной проблемы может быть обеспечена только в условиях комплексного подхода, согласующему действия управленческого, конструктивно-технического и режимно-технологического порядков с автоматизированной системой сбора и обработки информации о расходе и качестве газа.

Таким образом, постановка и исследование задач повышения эффективности управления транспортом газа в указанных аспектах относится к актуальным приоритетным проблемам газовой промышленности.

Целью работы является разработка эффективных управленческих и технико-технологических решений и методов управления технологическими режимами транспорта газа с целью повышения надежности и качества поставки товарного газа потребителю.

Основные задачи исследований. В соответствие с поставленной целью в диссертационной работе решены следующие задачи:

• исследование факторов, определяющих системно-технологическую и конструктивную надежность поставки газа надлежащего качества ГТС ОАО «Газпром»;

• разработка и совершенствование методов оценивания и прогнозирования технологических параметров поставляемого газа;

• исследование иерархической структуры системы управления магистральным транспортом газа и разработка принципов и методов построения и функционирования адаптивной системы для подготовки и принятия режимно-технологических решений;

• применение адаптивных методов управления к задачам транспорта газа с учетом стохастических моделей описания информационных потоков базовых количественных и качественных параметров транспортируемого газа;

• разработка принципов и критериев принятия технико-технологических, управленческих и ценовых критериев для обеспечения согласованных требований контрактов и нормативной документации к качеству газа;

• разработка и внедрение управленческих, нормативно-технических и системно-технологических решений по обеспечению конструктивной надежности магистрального транспорта газа.

Научная новизна. Поставлена и решена задача комплексного обеспечения надежности поставки газа с установленными контрактными требованиями к объему и качеству продукта

Разработан единый функционально-алгоритмический комплекс взаимосвязанных аналитических моделей и технологических решений, позволяющий решать задачи оперативного управления качеством транспортируемого газа.

Исследованы источники снижения качества газа в процессах добычи, подготовки и транспорта газа и предложены системно-технологические и конструктивные решения по обеспечению надлежащего качества.

Разработаны методы статистического оценивания информационных потоков о расходе и качестве газа и адаптивный метод управления принятием оперативных режимно-технологических решений в рамках Единой системы диспетчерского управления ГТС.

Исследованы коррозионно-механические механизмы отказов линейной части магистральных газопроводов, предложены и внедрены нормативные документы по капитальному ремонту и гидравлическим испытаниям газопроводов.

Предложено новое конструктивное решение подземных переходов магистральных газопроводов через автомобильные дороги.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанные методы и алгоритмы статистического оценивания и прогнозирования показателей расхода и качества газа и адаптивная модель управления режимами транспорта внедрены и используются в Единой системе диспетчерского управления ЕСГ.

Во исполнение постановления Правления РАО "Газпром" № 83 от 24 ноября 1999 г. формируется отраслевая система учета расхода газа, в развитие которой предусмотрено внедрение следующих результатов данной работы:

- обеспечение коммерческого учета расхода природного газа с погрешностью не более 1% на газоизмерительных станциях;

- методология расчетов с потребителем за поставленный газ по его теплоте сгорания (калорийности);

- определение требований к проектированию, созданию и метрологическому обеспечению современных отечественных автоматизированных поточных измерительных систем по комплексному учету расхода газа.

Предложены технологические схемы подготовки и осушки газа на предприятиях добычи и транспорта и принципы управления режимом транспорта газа в целях обеспечения надлежащего качества.

Разработаны и внедрены нормативные документы ОАО «Газпром» по обеспечению конструктивной надежности магистральных газопроводов на стадиях отбраковки и ремонта дефектных участков, гидравлических испытаний. Применение внедренной Инструкции ВСН 39-1.10-009-2002 в 2002 -2004 г.г. на предприятиях ОАО "Газпром" в составе другой нормативной документации позволило произвести ремонт примерно 1350 км трубопроводов. Экономический эффект в 2005 г. составил примерно 14 млрд. рублей.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на:

• научно-технической конференции молодых специалистов ООО «Кубань-газпром» (22-24 мая 2000г. г. Краснодар ООО «Кубаньгазпром»);

• 4 научно-технической конференции, посвященной 300-летию инженерного образования в России «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (25-26 января 2001., Москва, РГУ нефти и газа);

• научной конференции «молодых учёных и специалистов ОАО «Газпром» (18-20 апреля 2001г., Астрахань, ООО «Астраханьгазпром»);

• 5-ой Всероссийской конференции молодых учёных, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (25-27 сентября 2001г., Москва, РГУ нефти и газа).

• научно-техническом семинаре кафедры «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и хранилищ» (Москва, РГУ нефти и газа).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 82 наименований, содержит 176 страниц машинописного текста, 39 рисунков, 31 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Тухбатуллин, Тагир Фаритович

168 Выводы

1. На основании системного анализа выявлены узкие места и типичные ошибки в системе управления качеством природного газа

2. Предложен метод расчёта информационных и прогнозных моделей базовых количественных и качественных параметров транспорта природного газа

3. С учётом разработанных моделей и алгоритмов сформирована концепция разработки рекомендаций по наиболее эффективному транспорту газа с управлением его качеством по показателям давления, влажности и температуре точки росы.

4. Снижение потерь связанных с поставкой некондиционного газа может потенциально оказать существенное влияния на разделение категорий потенциальных ресурсов на эффективные и неэффективные для освоения и вовлечения в эксплуатацию мелких месторождений, прибыльность которых находится на уровне предельных расчетных цен.

5. Показана экономическая эффективность применения методов управления качеством добываемого, транспортируемого и поставляемого газа для общей задачи контрактной поставки товарного газа

6. Предложены технологические схемы подготовки и осушки газа на предприятиях добычи и транспорта и принципы управления режимом транспорта газа в целях обеспечения надлежащего качества газа

7. Разработаны и внедрены нормативные документы ОАО «Газпром» по обеспечению конструктивной надежности магистральных газопроводов на стадиях отбраковки и ремонта дефектных участков, гидравлических испытаний.

8. Применение внедренной Инструкции ВСН 39-1.10-009-2002 в 2002 -2004 г.г. на предприятиях ОАО "Газпром" в составе другой нормативной документации позволило произвести ремонт примерно 1350 км трубопроводов. Экономический эффект в 2005 г. составил примерно 14 млрд. рублей.

169

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Тухбатуллин, Тагир Фаритович, Москва

1. Газовая промышленность. Экономико-статистический обзор. ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром, 2005.275 с.

2. Cedigaz, vol 36, n°9, March 18,2003

3. Постановление Правительства Российской Федерации "О государственном регулировании цен на природный газ и другие виды энергоресурсов". 1993

4. Постановление Правительства РФ № 162 "Правила поставки газа в Российской Федерацию). 1998

5. ГОСТ 5542-87. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия

6. ГОСТ 5542-87. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия

7. ГОСТ 27577-2000. Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия

8. РД 50-213-80. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами

9. ГОСТ 16350-80. Климат. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей

10. Ю.ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

11. ГОСТ 12.1.011-78. ССБТ. Смеси взрывоопасные. Классификация и методы испытаний

12. ГОСТ 18917-82. Газ горючий природный. Методы отбора проб

13. ГОСТ 20060-83. Газы горючие природные. Методы определения содержания водяных паров и точки росы влаги

14. ГОСТ 20061-84. Газы горючие природные. Метод определения температуры точки росы углеводородов

15. ГОСТ 22387.2-83. Газы горючие природные. Методы определения сероводорода и меркаптановой серы

16. ГОСТ 23781-87. Газы горючие природные. Хроматографический метод определения компонентного состава

17. ГОСТ 22667-82. Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе

18. ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

19. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

20. Тухбатуллин Т.Ф. Анализ современных нормативных и контрактных требований к качеству товарного газа. М. НТС «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт», 2000, №3 с.72-78

21. Сулицкий В.Н. Методы статистического анализа в управлении. М.: Дело, 2000.519 с.

22. Волков И.К., Загоруйко Е.А. Исследование операций. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.436 с.

23. Российская газовая энциклопедия / Р.И.Вяхирев, Н.КБайбаков и др. М.: НИ «Большая российская энцикллпедия». 2004. 527 с.

24. Мутовин Ю.Г., Изотов Н.И., Трифонова JI.B., Попов А.Е. Выбор и обоснование технологии охлаждения природного газа на северных газопроводах // Проблемы развития, реконструкции и эксплуатации газотранспортных систем. М.: ВНИИГАЗ, 2003. С. 375 - 385

25. Ланчаков А.Г. и др. Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. М.: Недра, 2000.279 с.

26. Кемпбел Д.М. Очистка и переработка природного газа М., «Недра», 1977. -448 с.

27. Гриценко А.И., Клапчук О.В., Харченко Ю.А. Гидродинамика газожидкостных смесей в скважинах и трубопроводах. М.: Недра, 1994.238 с.

28. Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н. и др. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. М.: Недра, 1999. 473 с.

29. Бондарев Э.А., А.Ф.Воеводин и др. Термогвдродинамика систем добычи и транспорта газа Новосибирск: Наука 1988. 272 с.

30. Истомин В.А. Проблема обеспечения качества природного газа и равновесия углеводородных систем с водными фазами. М.: ИРЦ Газпром, 1999. 77 с.

31. ЗГБекиров Т.М., Мурин В.И. Оценка возможности допустимого содержания жвдкой фазы в магистральных газопроводах // Газовая промышленность, 1995, № 10. С.25-28.

32. Справочник по прикладной статистике. В 2 т.т. / Под ред. Э.Ллойда, УЛедермана. М.: Финансы и статистика, 1990, т. 2. 526 с.

33. Боровиков В.П., Боровиков И.П. Statistika Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М.: ИД Филин, 1998.592 с.

34. Подмарков В.Ю., Киреев А.Ю. Взаимодействие единой системы газоснабжения и подземных хранилищ газа Роль ПХГ в обеспечении надежных поставок газа потребителям // Наука и техника в газовой промышленности. 2005, № 2. С. 15-18.

35. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Высшая школа, 2000.- 383 с.

36. Савчук В.П. Байесовские методы статистического оценивания. М.: Наука. 1989. 323 с.

37. Тухбатуллин Т.Ф. Разработка адаптивной системы управления качеством поставки газа. // НТС. Сер. Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. М.: «ИРЦ Газпром». - 2000 - №4. С. 40-45.

38. Епифанова В.И. Низкотемпературные радиальные турбодетандеры. М., «Машинстроение», 1974. -448 с.

39. Энергосберегающие технологии при добыче природного газа: Аналитический альбом / Под ред. А.И. Гриценко/ ВНИИГАЗ М.: Энергосбережение, 1996. -236 с.

40. Язик А.В. Системы и средства охлаждения природного газа. М.: Недра, 1986.200с.

41. Справочник по общим моделям анализа и синтеза надежности систем энергетики / Под ред. Ю.Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1994.480 с.

42. Современные проблемы трубопроводного транспорта газа. М.: ВНИИГАЗ, 1998. 500 с.

43. Александров А.В. Надежность систем дальнего газоснабжения. М.: Недра, 1976.318 с.

44. Будзуляк Б.В. Основные направления повышения надежности и безопасности газотранспортной системы (ГТС) ОАО «Газпром». // Четырнадцатая международная деловая встреча «Диагностика-2004». -М.: ООО «ИРЦ Газпром», том.1. -С.8-14.

45. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. -М.: Госстандарт, 1989. 52 с.

46. Губанок И.И., Харионовский В.В. Управление надежностью магистральных газопроводов // Наука и техника в газовой промышленности, 2005. №2.-С. 7-9.

47. Надежность технических систем: Справочник / Беляев Ю.К., Богатырев В.А., Болотин В.В. и да.; Под ред.И. А.Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. -608 с.

48. Харионовский В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, 2000. 467с.

49. Тухбатуллин Т.Ф. Параметры внешнего воздействия на магистральный газопровод / НТС Сер. Транспорт и подземное хранение газа. М.: «ИРЦ Газпром». - 2002 - №1. - С. 3741.

50. Седых А.Д., Кантор М.М., Арабей А.Б., Антонов В.Г. Стресс-коррозия на российских газопроводах // Потенциал, №3,2000, С. 46-50

51. Гареев А.Г., Иванов И.А., Абдуллин И.Г. и др. Прогнозирование коррози-онно-механических разрушений магистральных трубопроводов. М.ИРЦ Газпром, 1997.-170 с.

52. Инструкция по обследованию и идентификации разрушений, вызванных коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН). М.: РАО "Газпром", 1994.-18 с.

53. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы

54. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. -М.: Металлургия, 1981. -270 с.

55. Гареев А.Г., Насырова Г.И. Прогнозирование и диагностика коррозионного растрескивания магистральных трубопроводов: Учебное пособие. -Уфа: УГНТУ, 1995.-69 с.

56. Гареев А.Г. Прогнозирование времени до разрушения магистральных трубопроводов в условиях коррозионно-механических воздействий// Современные проблемы буровой и нефтепромысловой механики: Межвуз. сб. научн. ст.- Уфа: УГНТУ,-1996.-С. 171 -174

57. Гареев А.Г., Абдуллин И.Г. Прогнозирование коррозионно-механических разрушений магистральных трубопроводов //Нефть и газ: Межвуз. сб. научн, ст. Уфа: УГНТУ, 1997,-Вып. 1 .-С. 163-165

58. Романив О.Н. Новые подходы к оценке усталости металлов/Итоги науки и техники. Коррозия и защита от коррозии.Т.16.- М.: ВИНИТИ, 1990.-С.55-88

59. Школьник JI.M. Скорость роста трещины и живучесть металла. -М.:Металлургия.-1973.-216 с.

60. Failure stress levels of flaws in pressure cylinders/Kiefher J.F./Maxey W.A. Eiber R.J., Duffy A.R.//Progress in flaw grows and fracture toughness testing -ASTM STP 536.-1973.-P.461-481

61. BCH 39-1.10-009-2002. Инструкция по отбраковке и ремонту труб линейной части магистральных газопроводов. М.: ВНИИГАЗ, 2002. - 12 с.

62. Инструкция по освидетельствованию, отбраковке и ремонту труб в процессе эксплуатации и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов. М: ВНИИГАЗ, 1991. 10 с.

63. Инструкция по отбраковке труб, поврежденных коррозией. М: ВНИИГАЗ, 1978. 12 с.

64. ВРД 39-1.10-023-2001. Инструкция по обследованию и ремонту газопроводов, подверженных КРН, в шурфах. М.: ИРЦ Газпром, 2001. -24 с.

65. ВРД 39-1.10-063-2002. Инструкция по оценке работоспособности и отбраковке труб с вмятинами и гофрами. М.: ИРЦ Газпром, 2002. -20 с.

66. РД 558-97. Руководящий документ по технологии сварки труб при производстве ремонтно-восстановительных работ на газопроводах. М.: ВНИИ-ГАЗ, 1997. -101 с.

67. Временный руководящий документ по проведению ремонтных работ с применением клея «Монолит» на объектах газовой промышленности. М.: ВНИИГАЗ, 1996.-25 с.

68. ВСН 39-1.10-001-99. Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композитными материалами. М.: ИРЦ Газпром, 2000. -24 с.

69. Временная инструкция по проведению ремонтных работ на газопроводах под давлением газа. М.: ВНИИГАЗ, 1995. -16 с.

70. Ирмяков Р.З., Гумеров А.Г., Галюк В.Х. Вопросы испытаний на надежность объектов магистральных нефтепроводов. М.: ВНИИОЭНГ, 1982. 147 с.

71. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение. 1990. 448 с.

72. Дедешко В.Н., Аскаров P.M., Усманов P.P., Тухбатуллин Т.Ф. и др. Капитальный ремонт переходов МГ через автомобильные дороги // Газовая промышленность, 1999, № 11, С. 36-38

73. СНиП Ш-42-80. Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы. Госстрой СССР.-М.: Стройиздат, 1981. 80 с.

74. ВСН 51-1-97. Правила производства работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1997. 100 с.