Technical Assessment of Isothermal and Non-Isothermal Modelings of Natural Gas Pipeline Operational Conditions Évaluation technique de modélisations isothermes et non isothermes de conditions opérationnelles de conduites de gaz naturel

• Main Authors: Sanaye S., Mahmoudimehr J.
• Format: Article
• Language: English
• Published: EDP Sciences 2012-05-01
• Series: Oil & Gas Science and Technology
• Online Access: http://dx.doi.org/10.2516/ogst/2011117

Modeling of equipment in a gas pipeline was performed here by deriving a new form of conservation equation set for compressible flow. Then a section of the third Iranian gas transmission pipeline (Nourabad-Pataveh-Dorahan, N-P-D) was investigated by isothermal (IT) and non-isothermal (NIT) modeling approaches taking into account the effects of ground temperature. In the first part, the steady state operation of the N-P-D pipeline including a compressor station at Pataveh was studied. For the known values of natural gas mass flow rate, and inlet/outlet gas pressures at Nourabad/Dorahan points, the IT and NIT modelings showed about 33.7%, 16.6% and 23% maximum difference percent points for the compressors head, compressors rotational speed and fuel consumption rates respectively. In the second part, the unsteady operation of the N-P-D pipeline due to the shutdown of a compressor at Pataveh Compressor Station (PCS) was studied. The results confirmed that at lower ground temperatures (0 and 20°C), the remaining compressors could compensate the loss of one compressor. However, at higher ground temperatures (40 and 50°C), the compressors had to run faster than the highest permissible speed to be able to deliver a certain mass flow rate without reducing the required pipeline pressure. In all above studied cases, the computing time for the non-isothermal modeling was about three times longer than that for the isothermal one. <br> Une modélisation d'équipement au sein d'un gazoduc a été réalisée en dérivant une nouvelle forme d'ensemble d'équations de conservation pour un écoulement compressible. Une section du troisième réseau de distribution de gaz iranien (Nourabad-Pataveh-Dorahan, N-P-D) a été ensuite étudiée selon des approches de modélisation isotherme (IT) et non isotherme (NIT) en prenant en compte les effets de la température du sol. Dans la première partie, le fonctionnement en régime stationnaire du gazoduc N-P-D, comprenant une station de compresseurs à Pataveh, a été étudié. Pour les valeurs connues de débit massique de gaz naturel et de pression de gaz d'entrée/sortie aux points Nourabad/Dorahan, les modélisations IT et NIT ont présenté respectivement des écarts maximaux en pourcentages d'environ 33,7 %, 16,6 % et 23 % en ce qui concerne la tête des compresseurs, la vitesse de rotation des compresseurs et les taux de consommation de carburant. Dans la deuxième partie, le fonctionnement instable du gazoduc N-P-D, dû à l'arrêt d'un compresseur à la station de compresseurs de Pataveh (PCS: Pataveh Compressor Station), a été étudié. Les résultats ont confirmé qu'à des températures de sol faibles (0 et 20 °C), les compresseurs restants pouvaient compenser la perte d'un compresseur. Toutefois, à des températures de sol supérieures (40 et 50 °C), les compresseurs devaient tourner plus vite que la vitesse maximale acceptable pour parvenir à délivrer un certain débit massique sans réduction de la pression de gazoduc requise. Dans tous les cas étudiés ci-dessus, le temps de calcul de la modélisation non isotherme a été approximativement trois fois plus long que celui de la modélisation isotherme.