Utvikling og testing av leveringsevnemodell for gasstransport

Sammendrag

Svært få algoritmer, hvis noen, er umiddelbart i stand til å beregne et nettverk der leveringsevne skal tas med. I denne forbindelse er det ønskelig å utvikle en algoritme for løsning av et slikt generelt nettverksproblem. I oppgaven er to algoritmer utviklet. Disse omfatter temaene utledning av en rekkefølge for beregningene i et generelt nettverk, samt flytfordelingen i nettets knutepunkter. Til sammen skal de to fremgangsmåtene være i stand til å løse et generelt nettverk, der kalkulasjonene skal baseres på konseptet leveringsevne.

Utviklingen av en beregningsrekkefølge er en overordnet algoritme som ser ut til å være meget generell. Denne strukturerer et nettverk på en slik måte at ytelsene til hvert enkelt element settes sammen i serie. Sammenkoblingen av de enkelte rutingene vil deretter skje på grunnlag av andre algoritmer, f.eks. den som er utviklet for flytfordeling i knutepunkter.

Flytfordelingen i knutepunktene kan baseres på en rekke kriterier. En mulig løsning er presentert, mens andre kun er stipulert. Løsningen som er presentert, skal være i stand til å modellere en mulig flytsituasjon basert på valg av gasskvalitet og enkelte felters fortrinnsrett til å produsere gass. Grunnet en krevende fremgangsmåte, virker det som om beregningen av flytfordelingen i en leveringsevnemodell, vil være den mest tids- og arbeidskrevende oppgaven.

Produksjons- og transportsystemet rundt naturgass består av et antall enheter. Disse er forsøkt delt inn i grupper, for deretter å settes sammen til større elementer. Inndelingen er ikke avhengig av de beregninger som skal utføres for hver enhet, slik at forenklede formelverk, av f.eks. Forchheimer-typen, så vel som mer detaljerte ligninger kan benyttes. Ut fra de elementene som gasskjeden er delt opp i, skal det være mulig å konstruere de fleste typer gassnettverk.Innledning I dag blir det mer og mer vanlig å tenke optimalisering og utgiftsminimering i oljeselskaper. I den forbindelse fremstår datasimulering som et rimelig og effektivt alternativ til ressurskrevende sanntids gjennomføring av forskjellige operasjoner. Hjelpemidler for optimalisering finnes det mange av. I tillegg til veletablerte simuleringsprogrammer, skrives stadig nye programmer for å dekke et antall forskjellige behov. Noen programmer introduserer nye konsepter for å dekke nye behov, mens andre programmer forbedrer nøyaktigheten ved eksisterende fremgangsmåter.

Et konsept som har sprunget frem som resultat av utviklingen, er leveringsevne. Begrepet introduserer en ny tankegang for oljebransjen - en produksjons- og transportkjede er ikke sterkere enn det svakeste ledd. Denne tanken har vært oversett lenge på operative plan i store oljeselskaper, og overgangen til å tenke leveringsevne, krever stor innsats. Istedenfor stadige optimaliseringer av enkeltelementer i en gass- eller oljekjede, må fokus rettes på det svake element i kjeden. Det er nemlig gjennom optimalisering av dette elementet, som systemets totale ytelse kan økes.

Det eksisterer i dag et godt utbygget nettverk for produksjon og transport av naturgass. Dette gjør det naturlig også å ønske en implementering av konseptet leveringsevne i denne sektoren. En slik implementering innebærer en mulighet for å se gasskjeden under ett, for deretter å kunne optimalisere gassnettet med hensyn på fysiske, så vel som økonomiske aspekter. Grunnet de meget kompliserte systemene for transport og produksjon som eksisterer, brukes datasimulering i dag kun for optimalisering av mindre systemer og nett.

Svært få algoritmer, hvis noen, er umiddelbart i stand til å beregne et nettverk der leveringsevne skal tas med. Vanlige nettverksberegninger forutsetter at alle grensebetingelser til et nettverk er kjent. Dette inkluderer både volum som ankommer nettet, og det volumet som forlater nettet over en tidsperiode. Denne forutsetningen stemmer dårlig med leveringsevnebegrepet, som krever at volumflyten i et nettverk skal være avhengig av samtlige elementer i nettet. Det er derfor ikke mulig, uten videre, å anta at flyten inn i, og ut fra nettet er samsvarende.

Det er ønskelig å utvikle en algoritme for løsning av et generelt nettverksproblem gjennom leveringsevnemodellen. Algoritmen bør være i stand til å godta varierende grad av beregningsnøyaktighet, samt kunne benyttes sammen med fremtidig formelverk for beregning av nettets enkeltdeler. For å være i stand til å gjennomføre utviklingsarbeidet, vil det være behov for å oppnå en viss kunnskap om et reelt produksjons- og transportsystem, for deretter å kunne etablere en algoritme for beregning av systemet. Den noe enklere fysiske situasjonen rundt gasskjeden fremfor kondensat, indikerer at en algoritme bør utvikles for naturgass, for deretter evt. å utvides til kondensatkjeden.

Konklusjon

Utviklingen av beregningsrekkefølgen vil være en overordnet algoritme som ser ut til å være meget generell. Denne algoritmen kan utvikles noe videre, men ser ellers ut til å være en god løsning. Utviklingen av en beregningsrekkefølge, vil strukturere et nettverk på en slik måte at ytelsene til hvert enkelt element settes sammen i serie. Sammenkoblingen av de enkelte rutingene vil deretter skje på grunnlag av andre algoritmer, f.eks. den som er utviklet for flytfordeling i knutepunkter.

Flytfordelingen i knutepunktene kan, som nevnt i teksten, baseres på en rekke kriterier. En mulig løsning er presentert, mens andre kun er stipulert. Løsningen som er presentert er relativt komplisert. Denne skal være i stand til å modellere en mulig flytsituasjon basert på valg av gasskvalitet, og enkelte felters fortrinnsrett til å produsere gass. Grunnet en krevende fremgangsmåte, virker det som om beregningen av flytfordelingen i en leveringsevnemodell, vil være den mest tids- og arbeidskrevende oppgaven.

Produksjons- og transportsystemet rundt naturgass består av et antall enheter. Disse er forsøkt delt inn i grupper, for deretter å settes sammen til større elementer. Inndelingen er ikke avhengig av de beregninger som skal utføres for hver enhet, slik at forenklede formelverk, av f.eks. Forchheimer-typen, så vel som mer detaljerte ligninger kan benyttes. Ut fra de elementene som gasskjeden er delt opp i, skal det være mulig å konstruere de fleste typer gassnettverk.

Kildehenvisninger

2. Statoil, "TGSA og gasskvalitet, GCV - hva er problemet?", rapport, januar 1994.

3. Bjørn Berger, Otto Skovholt, "GASSLAGER. ANVEDELSER, TEKNOLOGI, KOSTNADER OG FORRETNINGSMULIGHETER", rapport, 2. opplag, 31.

mars 1992. 4. William D. McCain, "THE PROPERTIES OF PETROLEUM FLUIDS", 2. utgave, 1990.

5. Svein B. Thaule, "LAGRING AV NATURGASS", comett, Rica Maritim Hotell Haugesund, 6. oktober 1994.

6. SINTEF Anvendt økonomi, "GASSLOGISTIKK", rapport, mars 1995.

7. J. S. Gudmundsson, "Reservoir to Burner. THE DELIVERABILITY OF A GASS-CHAIN", 9. september 1995.

8. SPE Review, nr. 72, september 1995, s. 6, "Maximizing gas field production and revenue"

9. SPE Computer Applications vol. 7 nr. 4, august 1995, s. 87, "New products and releases - PIPESIM-NET"

10. Walter J. Savitch, "TURBO Pascal 4.0/5.0, An Introduction to the Art and Science of Programming", 1989

11. Erwin Kreyzig, "ADVANCED ENGENEERING MATHEMATICS", 6. utgave, 1988.

12. William H. Press, William T. Vetterling, Saul A. Teukolsky, Brian P. Flannery, "NUMERICAL RECIPIES in FORTRAN, The Art of Scientific Computing", 2. utgave, 1992.

13. Microsoft Corporation, "Microsoft VISUAL C++, Programmer's Guides", Microsoft Corporation (Visual C++ versjon 1.0), 1993.