Gas transport network analysis

Análisis de una red de transporte de gas

Growing demand for natural gas necessarily leads to demands for increased transport network capacity.

This can be done by increasing the capacity of already installed gas pipelines and optimising operating conditions. Greater knowledge (know-how) regarding the process is thus needed and may be applied by following the procedure outlined in this work. The proposed method concerns studying a gas network by using simulation tools; it has been used for studying a transport network in Argentina. The proposed method has the following stages: 1) system analysis (identifying parameters, disturbances, manipulated variables, state variables and output variables), 2) stationary simulation, 3) dynamic simulation and 4) case studies (analysing sensitivity, stability and controllability). Once a system’s critical variables have been identified then stationary simulation allows the amount of gas and its pressure to be determined for each sink, in several scenarios. These results can be used for designing suitable operational procedure for such cases.

Dynamic simulation describes a system’s stationary state and how the state of the process evolves. Such additional information allows refining previously-designed procedures and also makes dynamic simulation an excellent tool for operator training. Two alternatives were analysed for stationary simulation: an HYSYS simulator and traditional Excel spreadsheet calculations. Predicted stationary states were similar by both methods. The sensitivity of the most relevant system variables was then studied; the HYSYS simulator was used for dynamic simulation in all cases. System sensitivity and dynamics were determined, such information being required for making improvements to network installations and operational procedures and thereby proving the procedure’s worth.

La creciente demanda de gas natural hace necesario el aumento de la capacidad de las redes de transporte.

Esto puede lograrse ampliando la capacidad instalada y optimizando las condiciones de operación. En ambos casos es necesario contar con un conocimiento profundo del proceso involucrado. Tal conocimiento puede alcanzarse aplicando el método que se describe en el presente trabajo. El método propuesto está diseñado para analizar una red de gas utilizando herramientas de simulación, y fue utilizado para estudiar una red de transporte de gas existente en Argentina. Las etapas que componen el método propuesto son: 1) análisis del sistema (identificación de parámetros, perturbaciones, variables manipulables, variables de estado y variables de salida); 2) simulación estacionaria; 3) simulación dinámica; 4) estudio de casos (análisis de sensibilidad, estabilidad, controlabilidad, etc.). Una vez identificadas las variables críticas del sistema, la simulación estacionaria permite determinar, para distintos escenarios posibles, la cantidad y la presión del gas entregado a cada destino. Estos resultados pueden ser utilizados para diseñar procedimientos de operación adecuados para cada caso. Por otra parte, la simulación dinámica no se limita a describir los estados estacionarios del sistema sino que también describe cómo evoluciona el estado del proceso. Esta información adicional permite refinar los procedimientos anteriormente diseñados, y hace que un simulador dinámico sea una excelente herramienta para capacitar a operadores de planta. Para la simulación estacionaria se analizaron dos alternativas; en la primera se empleó el simulador HYSYS, mientras que en la segunda se utilizó un método tradicional de cálculo implementado en una planilla Excel. Los estados estacionarios predichos por ambos medios fueron similares. Luego se hizo un estudio de sensibilidad para las variables más relevantes del sistema. Este estudio fue completado mediante la realización de simulaciones dinámicas, para lo cual se usó exclusivamente el simulador HYSYS. Como resultado, se lograron determinar tanto la sensibilidad como la dinámica del sistema, información que es de suma utilidad para plantear mejoras a las instalaciones y a los procedimientos de operación de la red, demostrando de esta forma la utilidad del método propuesto.