No abstract

Об'єктом дослідження є підземні сховища газу (ПСГ) та їх технологічні об'єкти, які задіяні в процеси нагнітання, зберігання та відбирання газу. Однією із найважливіших виявлених проблем є забезпечення надійної та економної експлуатації ПСГ у складі газотранспортної системи (ГТС) України. Один із шляхів рішення проблеми-розробити ефективне програмне забезпечення (ПЗ) як інструменти прийняття рішень, які, в ході проведених досліджень, виявилися відсутніми у диспетчерських служб із управління ГТС. Проведений аналіз існуючих ПЗ на ринку програмних продуктів показав їх невідповідність необхідним вимогам за функціональністю, набором та швидкістю розв'язування задач. В основному розроблене ПЗ було орієнтоване на експлуатацію вугледобувних підприємств і не могло бути адаптованим для експлуатації ПСГ, в яких процеси, особливо фільтраційні в пластах-колекторах, проходять на порядок швидше. Розроблення нового багатофункціонального програмного продукту було орієнтовано на забезпечення процесів моделювання газодинамічних та фільтраційних процесів в об'єктах ПСГ, ідентифікації їх технічного та технологічного стану та планування експлуатаційних параметрів об'єктів ПСГ. Розроблений програмний продукт забезпечив уточнення геофізичних параметрів пластів-колекторів більшості ПСГ України. Отримані оцінки величини ефекту від реконструкції ПСГ у випадках фізикохімічних обробок вибою свердловин, заміни компресорних станцій газоперекачуючих агрегатів на імпортні з кращим ККД, при переході зі шлейфово-колекторної системи збору газу на повністю шлейфову. Розроблене ПЗ використовується і для високоточного моделювання режимів роботи в екстремальних умовах експлуатації ПСГ. Системний ефект від експлуатації розробленого програмного забезпечення досягається за рахунок проведення досліджень для формування передпроектних рішень. А також числових експериментів на предмет вивчення та оцінки потенціалу оптимізації, та оптимального планування перспективних рішень і оперативної експлуатації. ключові слова: програмне забезпечення, підземне сховище газу, фільтрація газу, оперативне планування, компресорна станція.

The optimization problems of gas transmission for different optimality criteria are presented. The analysis of factors that influence both calculation of operating mode parameters and complexity of algorithms of search of their optimal values is carried out. In the course of conducting numerical experiments, some classes of problems being solved in an optimization statement are demonstrated.

The models of gas movement in pipelines and gas filtration processes in complex porous media are considered in entire and fractional derivatives. The method for linearization of equations, which are included in the mathematical model of mass transfer, is suggested as well as an iterative scheme for solving initial systems of nonlinear differential equations is constructed. The finite-element model of the problem with the use of the Petrov-Galerkin method and Grunwald-Letnikov scheme concerning derivatives of the fractional order are implemented. The research of the models is carried out as well as comparative analysis of the numerical results is done.

The object of this study is the underground gas storage facilities of Ukraine, with the aim of developing a systematic mathematical model to describe the flow of gas in complex underground gas storage systems. This model will enable to development of effective methods and algorithms for calculating the modes of operation of such systems. The proposed systematic mathematical model connects the model of the structure of underground gas storage in terms of graph theory with variable topology and various mathematical models of gas flows in facilities with concentrated and distributed parameters. We set the models of gas flows in UGS facilities in the form of analytical relations, differential equations and algorithmically described systems. In order to automate the process of model construction (for given boundary conditions), we developed a system of formation, analysis and synthesis of graphs for underground gas storage facilities, as well as a set of information and mathematical models of facilities.