Desenvolvimento do sistema automatizado de controle de temperatura do gasoduto principal

Oct 14, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3092 (2023) Cite este artigo

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Detalhes das métricas

Este artigo apresenta os resultados de um experimento numérico e uma análise de campos de temperatura (resfriadores para gás) utilizando elementos de resfriamento no gasoduto de estudo de caso. Uma análise dos campos de temperatura demonstrou vários princípios para a formação de um campo de temperatura, o que indica a necessidade de manter uma temperatura relativa para bombeamento de gás. A essência do experimento era instalar um número ilimitado de elementos de resfriamento no gasoduto. O objetivo deste estudo foi determinar a que distância é possível instalar elementos de resfriamento para o regime ótimo de bombeamento de gás, no que diz respeito à síntese da lei de controle e à determinação da localização ótima e avaliação do erro de controle dependendo da localização do elementos de resfriamento. A técnica desenvolvida permite avaliar o erro de regulação do sistema de controle desenvolvido.

Em uma economia em rápido crescimento, a questão de fornecer o número necessário de matérias-primas aos consumidores é crítica. Uma das principais fontes de matérias-primas são os hidrocarbonetos, o gás natural e o petróleo. No decorrer de seu processamento, vários materiais e derivados de petróleo aparecem para fornecer à população do planeta os produtos de produção necessários. Com o desenvolvimento das regiões do Extremo Norte (Rússia), surge a necessidade de buscar tecnologias para extração e transporte por longas distâncias de matérias-primas hidrocarbonadas na presença de diversos compostos químicos, como as parafinas. A extração desse tipo de matéria-prima é uma tarefa bastante trabalhosa. Outro problema é o transporte subsequente. As matérias-primas não podem ser completamente processadas no local. Portanto, o produto bruto entra na tubulação do campo. A presença de impurezas no produto bruto tem um impacto significativo na durabilidade e resistência ao desgaste do transporte dutoviário.

Também é importante observar que as condições climáticas desempenham um papel importante no processo de transporte no extremo norte. Em áreas onde a temperatura média anual pode variar de -50 a + 40 graus Celsius, o duto é afetado adicionalmente pelas propriedades físicas do metal, cujo estiramento e compressão diários nas paredes do tubo podem levar à deformação e destruição de todo o duto .

Ao contrário do petróleo, se a matéria-prima de hidrocarbonetos em questão for o gás natural e a temperatura subir, o gás torna-se viscoso, o que dificulta o seu transporte através do gasoduto.

Por um lado, para eliminar esses problemas, foi desenvolvido o aquecimento automático (para óleo) e a manutenção de uma temperatura pré-determinada (para gás) na tubulação. No entanto, esse aquecimento do duto é de natureza local. Freqüentemente, um elemento de aquecimento é instalado em uma determinada parte da tubulação, aquecendo-o a um valor alto. E então o reaquecimento é aplicado a uma longa distância. Esse método de aquecimento de dutos não é econômico porque consome muita energia, o que encarece o produto.

Por outro lado, uma aplicação alternativa envolve a colocação do duto no subsolo. Este método é mais eficiente, pois o equilíbrio de temperatura é mantido por um período mais longo. Mas a implementação de assentamento subterrâneo nem sempre é possível devido a áreas de permafrost, o que leva a um maior afundamento do solo. Há muito tempo, o método de colocação do cabo de aquecimento e o método de medição do impacto térmico na tubulação são conhecidos.

O primeiro estudo nessa direção começou com o trabalho do conhecido cientista do petróleo em geologia do petróleo, Gubkin IM. Em seus estudos, ele descreveu métodos de influenciar o reservatório e o sistema bomba-compressor para extrair óleo extraviscoso do reservatório. Com base em seu método, cientistas de todo o mundo descreveram em seus artigos científicos métodos alternativos de impacto térmico no duto para melhorar as propriedades reológicas das matérias-primas extraídas. O autor de "Métodos e algoritmos de cálculo (transporte de gás gasoduto)", Sardanashvili SA, descreveu métodos de cálculo e algoritmos de forma focada em sua aplicação prática no desenvolvimento e operação de sistemas de computador para controle de despacho de transporte de gás natural, resolvendo problemas de projetar e reconstruir sistemas de transmissão de gás. Lurie MV et al., em estudo intitulado "Modelagem do transporte de produtos petrolíferos e gasodutos", considerou os principais oleodutos e gasodutos e métodos de influência térmica sobre eles1. No entanto, ao analisar a literatura, não existem métodos para calcular o regime térmico de parques de tanques e estações de bombeamento.