Impact of Compressor Performance on the Flow Capacity of Gas Transmission Pipelines

Document Type : Original Article

Authors

1 Petroleum Department, National Iranian South Oilfield company, Ahvaz, Iran

2 Gas Research Division, Research Institute of Petroleum Industry, Tehran, Iran

20.1001.1.25885596.2018.3.1.4.0

Abstract

Flow capacity of a gas transmission pipeline is usually affected by different parameters. In this study several determining factor are selected for sensitivity analysis of flow capacity prediction in IGAT-IV. These parameters include; pipeline parameters, gas parameters, system parameters, heat transfer parameters, compression parameters and compressor fuel consumption parameters. Detail calculation has been performed by developing a computer program by Microsoft Visual Basic. Moreover, a computer program for generating the compressor performance curve has been written by MATLAB. This curve has been used to design and optimize the compressor stations.  From the present investigation, it has concluded that AGA Fully Turbulent, Colebrook-White and Weymouth equations have the best prediction of flow rate in gas transmission pipelines. 87.85 % flow changes due to 1% isentropic exponent change, which has a very large effect on the flow capacity. 10% to 30% flow changes due to 1% suction compressibility factor and discharge compressibility factor change. They have large effect on the flow capacity. 1% to 10% flow changes due to 1% compressor horsepower, compressor suction and discharge temperature and adiabatic efficiency change. They have medium effect on the flow capacity. The other parameters have not significant effect on the flow capacity. 

Keywords

Article Title [فارسی]

تاثیر عملکرد کمپرسور بر ظرفیت جریان خطوط انتقال گاز

Authors [فارسی]

  • سیدمحمد فاطمی 1
  • مرتضی اسفندیاری 1
  • مهدی کولیوند سالوکی 2

1 ستاد مهندسی نفت، شرکت ملی نفتخیز جنوب ، اهواز، ایران

2 پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران ، ایران

Abstract [فارسی]

ظرفیت جریان گاز خط انتقال گاز معمولا تحت تأثیر پارامترهای مختلف قرار می گیرد. در این مطالعه چند عامل تعیین کننده برای تحلیل حساسیت پیش بینی ظرفیت جریان در IGAT-IV انتخاب شده اند. این پارامترها شامل پارامترهای خط لوله، پارامترهای گاز، پارامترهای سیستم، پارامترهای انتقال حرارت، پارامترهای متراکم  پذیری و پارامترهای مصرف سوخت کمپرسور می باشند. محاسبات مورد نیاز با توسعه برنامه نویسی توسط Microsoft Visual Basic به صورت دقیق انجام شده است. علاوه بر این، یک برنامه کامپیوتری توسط MATLAB  برای  بدست آوردن منحنی های عملکرد کمپرسور نوشته شده است. این منحنی برای طراحی و بهینه سازی ایستگاه های کمپرسور مورد استفاده قرار گرفته است. از تحقیقات حاضر، معادله های کاملاً آشفته AGA ، Colebrook-White  و Weymouth جریان خطوط انتقال را به خوبی پیش بینی می نماید.75/87 درصد تغییرات جریان به دلیل 1 درصد تغییرات ایزونتروپیک است که تاثیر بسیار زیادی بر ظرفیت جریان دارد و همچنین 10 تا 30 درصد تغییرات جریان ناشی از 1 درصد ضریب تراکم پذیری مکش و تخلیه می باشد. در نهایت 1 تا 10 درصد تغییرات جریان به دلیل 1 درصد تغییرات  اسب بخار کمپرسور، دمای مکش و تخلیه کمپرسور و تغییرات بازده آدیاباتیک می باشد که آنها تاثیر متوسط بر ظرفیت جریان دارند. و پارامترهای دیگر تاثیر قابل توجهی بر ظرفیت جریان ندارند.

Keywords [فارسی]

  • خطوط لوله انتقال گاز
  • ظرفیت جریان
  • پارامترهای تراکم پذیری
  • پارامترهای مصرف سوخت کمپرسور
  1. Mohitpour, M., H. Golshan, and A. Murray, Transient Flow in Liquid and Gas Pipelines. 2007: ASME press.
  2. Tabkhi, F., et al., Improving the performance of natural gas pipeline networks fuel consumption minimization problems. AIChE journal, 2010. 56(4): p. 946-964.
  3. Wong, P. and R. Larson, Optimization of natural-gas pipeline systems via dynamic programming. IEEE Transactions on Automatic Control, 1968. 13(5): p. 475-481.
  4. Yaqub, M. and S.M. Zubair, Performance evaluation of hot-gas by-pass capacity control schemes for refrigeration and air-conditioning systems. Energy, 2000. 25(6): p. 543-561.
  5. Demissie, A. and W. Zhu. A Survey on Gas Pipelines Operation and Design Optimization. in IIE Annual Conference. Proceedings. 2015. Institute of Industrial and Systems Engineers (IISE).
  6. Ríos-Mercado, R.Z. and C. Borraz-Sánchez, Optimization problems in natural gas transportation systems: A state-of-the-art review. Applied Energy, 2015. 147(Supplement C): p. 536-555.
  7. Demissie, A., W. Zhu, and C.T. Belachew, A multi-objective optimization model for gas pipeline operations. Computers & Chemical Engineering, 2017. 100: p. 94-103.
  8. Chaczykowski, M. and P. Zarodkiewicz, Simulation of natural gas quality distribution for pipeline systems. Energy, 2017.
  9. Kumar, S., Gas production engineering. Vol. 4. 1987: Gulf Professional Publishing.
  10. Petroleum, I.o., Modern petroleum technology. 2000: Wiley.
  11. McCain Jr, W., The properties of petroleum fluids: Penn Well Publ, 1984, Co.
  12. Abbott, M.M., J.M. Smith, and H.C. Van Ness, Introduction to chemical engineering thermodynamics. McGraw-Hill, Boston, 2001: p. 619-626.
  13. Association, G.P.S., Engineering data book. 1994: Gas Processor Supplier Association.
  14. Danesh, A., PVT and phase behaviour of petroleum reservoir fluids. Vol. 47. 1998: Elsevier.
  15. Mohitpour, M., H. Golshan, and A. Murray, Pipeline design and construction: A practical approach The American Society of Mechanical Engineers. Three Park Ave., New York, NY, 2007. 10016.