«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Применение метода QUICKEST-ULTIMATE к моделированию движения партий жидкости в нефте- и нефтепродуктопроводах

УДК: 004.942
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: расчет трубопроводной сети в виде графа, математическое моделирование трубопроводного транспорта, численная диффузия, уравнение адвекции, транспортное уравнение, метод QUICKEST-ULTIMATE

Аннотация:

В современной практике стационарного гидравлического расчета магистральных нефтепроводов широко используются допущения о постоянстве реологических параметров партий нефти (плотности, вязкости) и теплового профиля флюида и окружающего грунта. Однако анализ реальных данных показал, что эти допущения могут приводить к существенной погрешности расчетов из-за достаточно высокой фактической вариативности указанных параметров. Важно отметить, что численный расчет параметров партий в разветвленных трубопроводных сетях сопровождается эффектом численной диффузии, вызванной изменением скоростей флюида на различных участках нефтепровода. В статье выполнен анализ существующих численных методов и проведены экспериментальные исследования их эффективности в минимизации численной диффузии. Результаты экспериментов подтвердили высокую эффективность метода QUICKEST-ULTIMATE. Реализован алгоритм представления трубопроводной сети в виде графа, а также выполнен расчет прогноза плотности нефти на выходе сети с использованием разработанного метода и исторических данных о плотности на входе. Сравнение полученного прогноза с историческими данными о плотности на выходе сети показало высокую точность предложенной модели.

Список литературы:

1. Сухарев М.Г., Южанин В.В. Квазистационарная гидравлическая модель течений в нефте- и нефтепродуктопроводах // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 10(603). – С. 59–69. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-10(603)-59-69
2. Blažič S., Geiger G., Matko D. Application of a heterogenous multiscale method to multi-batch driven pipeline // Applied Mathematical Modelling. – 2014. – Vol. 38, Issue 3. – P. 864–877. – DOI: 10.1016/j.apm.2013.07.001
3. Guinot V. Godunov-type Schemes: An Introduction for Engineers. – Elsevier, 2003. – 508 p. – DOI: 10.1016/S0076-6879(03)74004-2
4. Leonard B.P. A stable and accurate convective modeling procedure based on quadratic upstream interpolation // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 1979. – Vol. 19, Issue 1. – P. 59–98. – DOI: 10.1016/0045-7825(79)90034-3
5. Leonard B.P. The ULTIMATE conservative difference scheme applied to unsteady one-dimensional advection // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 1991. – Vol. 88, Issue 1. – P. 17–74. – DOI: 10.1016/0045-7825(91)90232-U
6. Grosswindhager S., Voigt A., Kozek M. Linear Finite-Difference Schemes for Energy Transport in District Heating Networks // Proceeding of the 2nd International Conference on Computer Modelling and Simulation, Brno, Czech Republic, Sept. 5–7, 2011. – P. 35–42.
7. Neumann L.E., Simunek J., Cook F.J. Implementation of quadratic upstream interpolation schemes for solute transport into HYDRUS-1D // Environmental Modelling & Software. – 2011. – Vol. 26, Issue 11. – P. 1298–1308. – DOI: 10.1016/j.envsoft.2011.05.010
8. Pálsson H. Methods for planning and operating decentralized combined heat and power plants: Ph.D. thesis. – Risø & DTU, 2000. – 202 p.
9. Improvement of the one-dimensional dissolved-solute convection equation using the QUICKEST–ULTIMATE algorithm / D. Bertolotto, A. Manera, R. Macian-Juan, R. Chawla // Nuclear Engineering and Design. – 2011. – Vol. 241, Issue 1. – P. 245–256. – DOI: 10.1016/j.nucengdes.2010.10.021