Dynamic analysis of well equipment to produce oil

Purpose is to study dynamics of a technological cycle of well oil production equipment to evaluate the forces acting on its structural components while operating. It is required to improve their reliability and durability owing to the decreased inertia. Methods. Mathematical modeling of the system relies upon the basic law of motion dynamics of a complex system with the attached mass involving deformation of the components and further implementation of the mathematical model using me-thods of mathematical analysis. To improve informativeness and reliability of the results, obtained in the process of mathematical modeling, it is proposed to divide the technological cycle into separate stages each of which characterizes a certain motion process as well as changes in the nature of forces influencing the system elements. Findings. Analysis of results of mathematical modeling of the system operating cycle makes it possible to draw conclusions about the process time as well as about the motion nature of a landing top during operation and a value of inertia acting on the well-drilling equipment demonstrating the ways to decrease them while providing reliability and durability of the facilities. Components of a hydraulic drive have been studied thoroughly while dividing its operation into eight phases of motion cycles. It has been identified that decrease in the inertia influence on the system components results from the following: power hydraulic cylinders are manufactured with the step-up diameter increase in their upper half; hollow rods in their lower half are equipped with а discharge valve dumping a certain share of liquid into a reservoir to decrease the traverser raise velocity. Originality. Mathematical modeling has helped identify that drastic decrease in the system inertia depends upon its structural and kinematic characteristics; moreover, it may vary broadly. Practical implications. During the practical operation of well-drilling equipment for oil production, decrease in inertia effect on the system components will help improve its reliability and durability.Мета. Дослідження динаміки технологічного циклу установки свердловинного нафтовидобувного обладнання з метою оцінки сил, що діють на елементи конструкції в процесі роботи для підвищення їх надійності і довговічності експлуатації за рахунок зниження інерційності. Методика. В основу математичного моделювання системи покладено основний закон динаміки руху складної системи з приєднаною масою з урахуванням деформації елементів і з подальшою реалізацією математичної моделі методами математичного аналізу. Для підвищення інформативності та достовірності отриманих в процесі аналітичного моделювання результатів весь цикл технологічного процесу запропоновано розбивати на окремі фази, кожна з яких характеризує певний процес руху і зміна характеру дії сил, що впливають на елементи системи. Результати. Аналіз результатів математичного моделювання робочого циклу системи дозволяє зробити висновки про тривалість процесу, характер руху точки підвісу колони протягом циклу експлуатації та величини інерційних сил, що діють на елементи установки свердловинного обладнання, вказуючи шляхи їх скорочення, забезпечить надійність і довговічність роботи установки. Детально досліджено елементи гідравлічного приводу насосної установки шляхом розбиття його роботи на 8 фаз циклів руху. Встановлено, що зменшення впливу інерційних сил на елементи системи досягається наступним чином: силові гідравлічні циліндри виконуються з ступінчастим збільшенням діаметра у верхній їх частині, а порожнинні штоки в нижній частині обладнані скидним, який здійснює скидання частини рідини в резервуар, зменшуючи при цьому швидкість підйому траверси. Наукова новизна. Встановлено за допомогою математичного моделювання, що істотне зменшення інерційності системи залежить від конструктивних і кінематичних її характеристик і може змінюватися в широких межах. Практична значимість. У практиці експлуатації установки свердловинного обладнання для видобутку нафти зниження впливу інерційних сил на елементи системи дозволить підвищити її надійність і довговічність.Цель. Исследование динамики технологического цикла установки скважинного нефтедобывающего оборудования с целью оценки сил, действующих на элементы конструкции в процессе работы для повышения их надежности и долговечности эксплуатации за счет снижения инерционности. Методика. В основу математического моделирования системы положен основной закон динамики движения сложной системы с присоединенной массой с учетом деформации элементов и с последующей реализацией математической модели методами математического анализа. Для повышения информативности и достоверности полученных в процессе аналитического моделирования результатов весь цикл технологического процесса предложено разбивать на отдельные фазы, каждая из которых характеризует определенный процесс движения и изменение характера действия сил, влияющих на элементы системы. Результаты. Анализ результатов математического моделирования рабочего цикла системы позволяет сделать выводы о продолжительности процесса, характер движения точки подвеса колонны в течение цикла эксплуатации и величины инерционных сил, действующих на элементы установки скважинного оборудования, указывая пути их сокращения, обеспечит надежность и долговечность работы установки. Подробно исследованы элементы гидравлического привода насосной установки путем разбития его работы на 8 фаз циклов движения. Установлено, что уменьшение влияния инерционных сил на элементы системы достигается следующим образом: силовые гидравлические цилиндры выполняются с ступенчатым увеличением диаметра в верхней их части, а полостные штоки в нижней части оборудованы сбросным клапаном, осуществляющий сброс части жидкости в резервуар, уменьшая при этом скорость подъема траверсы. Научная новизна. Установлено при помощи математического моделирования, что существенное уменьшение инерционности системы зависит от конструктивных и кинематических ее характеристик и может изменяться в широких пределах. Практическая значимость. В практике эксплуатации установки скважинного оборудования для добычи нефти снижение влияния инерционных сил на элементы системы позволит повысить ее надежность и долговечность.The authors express thanks to Ye. Kryzhanivskyi, Doctor of Engineering, Professor, Academician of the NASU, Rector of Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas for scientific advice and the material formation

Прогнозування раціональних режимів роботи тривалоексплуатованих газотранспортних систем в умовах їх неповного завантаження

Prolonged operation of the gas-transport system in conditions of partial loading involves frequent changes in the volume of gas transportation, which necessitates prompt forecasting of system operation. When forecasting the modes of operation of the gas transport system, the main criterion of optimality implies the maximum volume of gas pumping. After all, in this case, the largest profit of the gas-transport company is achieved under the condition of full provision of consumers with energy. In conditions of incomplete loading of the gas-transport system caused by a shortage of gas supply, optimality criteria change significantly. First, the equipment is operated in ranges far from nominal ones which leads to growth of energy consumption. Secondly, changes in performance cause high-amplitude pressure fluctuations at the outlet of compressor stations. Based on mathematical modeling of nonstationary processes, amplitude and frequency of pressure fluctuations at the outlet of compressor stations which can cause the pipeline overload have been established. To prevent this, it was proposed to reduce initial pressure relative to the maximum one. Calculated dependence was obtained which connects the amplitude of pressure fluctuations with the characteristics of the gas pipeline and the nonstationary process. Reduction in energy consumption for transportation is due to the shutdown of individual compressor stations (CS). Mathematical modeling has made it possible to establish regularities of reduction of productivity of the gas-transport system and duration of the nonstationary process depending on the location of the compressor station on the route. With an increase in the number of shutdown compression stations, the degree of productivity decrease and duration of nonstationarity reduces The established patterns and proposed solutions will improve the reliability of a gas-transport system by preventing pipeline overload and reduce the cost of gas transportation by selecting running numbers of shutdown stations with a known decrease in productivity.Длительная эксплуатация транзитной газотранспортной системы в условиях неполной загрузки предусматривает частые изменения объемов транспортировки газа, вызывает необходимость в оперативном прогнозировании режимов работы системы. При прогнозировании режимов работы газотранспортной системы основным критерием оптимальности считается максимум объема перекачки газа. Ведь в этом случае достигается наибольший доход газотранспортного предприятия при условии полного обеспечения потребителей энергоносителем. В условиях неполной загрузки газотранспортной системы, вызванных дефицитом поставок газа, критерии оптимальности существенно меняются. Во-первых, оборудование эксплуатируется в области режимов, далеких от номинальных, что приводит к росту энергозатрат. Во-вторых, изменения производительности вызывают колебания давления на выходе компрессорных станций со значительными амплитудами. На основе математического моделирования нестационарных процессов установлена амплитуда и частота колебания давления на выходе компрессорных станций, что может вызвать перегрузку трубопровода. Для предотвращения перегрузки трубопровода предлагается снижать начальное давление по отношению к максимальному. Получена расчетная зависимость, которая связывает амплитуду колебаний давления с характеристиками газопровода и нестационарного процесса. Снижение энергозатрат на транспорт связано с исключением из эксплуатации отдельных компрессорных станций (КС). Математическое моделирование позволило установить закономерности снижения производительности газотранспортной системы и продолжительности нестационарного процесса в зависимости от размещения компрессорной станции на трассе. С увеличением номера выключенной КС степень снижения производительности и продолжительность нестационарности уменьшаются. Установленные закономерности и предлагаемые решения позволят повысить надежность эксплуатации газотранспортной системы и сократить затраты на транспорт газа путем выбора номера отключенных станций при известном снижении производительностиТривала експлуатація газотранспортної системи в умовах неповного завантаження передбачає часті зміни обсягів транспортування газу, що викликає необхідність в оперативному прогнозуванні режимів роботи системи. При прогнозуванні режимів роботи газотранспортної системи основним критерієм оптимальності вважається максимум обсягу перекачування газу. Адже в цьому випадку досягається найбільший прибуток газотранспортного підприємства за умови повного забезпечення споживачів енергоносієм. В умовах неповного завантаження газотранспортної системи, викликаних дефіцитом постачання газу, критерії оптимальності суттєво змінюються. По-перше, обладнання експлуатується в області режимів, далеких від номінальних, що призводить до зростання енерговитрат. По-друге, зміни продуктивності викликають коливання тиску на виході компресорних станцій з значними амплітудами. На основі математичного моделювання нестаціонарних процесів встановлено амплітуду і частоту коливання тиску на виході компресорних станцій, що може спричинити перевантаження трубопроводу. Для запобігання цьому пропонується знижувати початковий тиск по відношенню до максимального. Отримана розрахункова залежність, яка пов’язує амплітуду коливань тиску з характеристиками газопроводу і нестаціонарного процесу. Зниження енерговитрат на транспорт пов’язано з виключенням з експлуатації окремих компресорних станцій (КС). Математичне моделювання дозволило встановити закономірності зниження продуктивності газотранспортної системи і тривалості нестаціонарного процесу в залежності від розміщення компресорної станції на трасі. З збільшенням номера виключеної КС ступінь зниження продуктивності і тривалість нестаціонарності зменшуються. Встановлені закономірності і запропоновані рішення дозволять підвищити надійність експлуатації газотранспортної системи за рахунок запобігання перевантаження трубопроводу і скоротити затрати на транспорт газу шляхом вибору номера відключених станцій при відомому зниженні продуктивност

Дослідження ефективності системи збору, підготовки та транспортування газу газовидобувного підприємства

Results of the analysis of gathering and processing and transmission systems efficiency are presented in work for Opishnia, Kotelva and Zakhidna-Berezivska gas-condensate fields of the UkrGasVydobuvannya, Joint-Stock Company (Kyiv, Ukraine). The main complications of gas-gathering system at the final stage of fields’ development are revealed and some meanings for estimation of their negative impact on volume of production are proposed.At the first stage of the research, field measurements were made of the operating modes of the system in summer and winter. It has been experimentally established that during the winter period of operation the process of gas separation on separation equipment is performed more qualitatively than in summer operation. This is due to the effect of low temperatures on the process of precipitation of the liquid phase from natural gas.The main idea of work lays in introduction of continuous monitoring of gas-gathering system operating with identification of changes of the thermobaric modes. Such changes can signal high probability of liquid accumulations that creates additional hydraulic resistance.Results of monitoring of P–T profile, changes in dew points and natural gas composition allow to carry out complex analysis with acceptable accuracy to estimate a possibility of liquid accumulation in certain points of the piping system. This excludes need of confirmation of their existence by means of the instrument metering and additional human resources and reduces time needed for problem identification. Such approach will be rather interesting also to the large international companies as reserves of natural gas are constantly decline, and recovery of residual reserves from the depleted fields in gas drive mechanism is the attractive purpose for the gas productions companies. Furthermore, application of easy ways of cleaning based on the analysis of hydraulic efficiency of pipelines allows to reduce significantly both timing, and material resources.В работе приведены результаты анализа состояния действующей системы сбора, подготовки и транспортировки скважинной продукции Опошнянского, Котелевского и западного свода Березовского газоконденсатных месторождений АО «Укргаздобыча» (г. Киев, Украина). Выявлены основные осложнения при эксплуатации газосборных сетей на завершающей стадии разработки месторождений и предложены меры по нивелированию их негативного влияния на объемы добычи.На первом этапе исследований были осуществлены полевые замеры режимов работы системы в летний и зимний период. Экспериментально установлено, что в зимний период эксплуатации процесс сепарации газа на сепарационном оборудовании осуществляется качественнее, чем в летний период эксплуатации. Это связано с влиянием пониженных температур на процесс выпадения жидкой фазы из природного газа.Основная идея работы заключается во внедрении постоянного мониторинга работы газосборной системы на предмет выявления изменений термобарического режима эксплуатации. Такие изменения могут сигнализировать о высокой вероятности образования жидкостных скоплений, которые будут оказывать дополнительное гидравлическое сопротивление.Результаты мониторинга изменения давления, температуры, точек росы и композиционного состава природного газа позволяют провести их комплексный анализ и с приемлемой точностью оценить возможность формирования масс жидкости на определенных участках газопроводной системы. Это исключает необходимость подтверждения их наличия с помощью приборного оборудования и дополнительных человеческих ресурсов, а также сокращает время на реагирование на возникновение проблемы.Такой подход будет достаточно интересен и для крупных международных компаний, поскольку запасы природного газа постоянно исчерпываются, а изъятие остаточных запасов газа из истощенных месторождений является привлекательной целью для компаний-добытчиков. Кроме того, применение простых способов очистки на основе анализа гидравлической эффективности трубопроводов позволяет существенно сократить как временные, так и материальные ресурсы.В роботі приведено результати аналізу стану діючої системи збору, підготовки та транспортування свердловинної продукції Опішнянського, Котелевського та західного склепіння Березівського газоконденсатних родовищ АТ «Укргазвидобування» (м. Київ, Україна). Виявлено основні ускладнення при експлуатації газозбірних мереж на завершальній стадії розробки родовищ і запропоновано заходи щодо нівелювання їх негативного впливу на обсяги видобутку.На першому етапі досліджень було здійснено польові заміри режимів роботи системи в літній та зимовий період. Експериментально встановлено, що в зимовий період експлуатації процес сепарації газу на сепараційному обладнанні здійснюється якісніше, ніж в літній період експлуатації. Це пов’язано з впливом понижених температур на процес випадання рідкої фази із природного газу.Основна ідея роботи полягає у впровадженні постійного моніторингу роботи газозбірної системи на предмет виявлення змін термобаричного режиму експлуатації. Такі зміни можуть сигналізувати на високу вірогідність утворення рідинних скупчень, які чинитимуть додатковий гідравлічний опір.Результати моніторингу зміни тиску, температури, точок роси і композиційного складу природного газу дозволяють провести їх комплексний аналіз та з прийнятною точністю оцінити можливість формування мас рідини на певних ділянках газопровідної системи. Це виключає необхідність підтвердження їх наявності за допомогою приладового обладнання і додаткових людських ресурсів, а також скорочує час не реагування на виникнення проблеми. Такий підхід буде досить цікавий і для великих міжнародних компаній, оскільки запаси природного газу постійно вичерпуються, а вилучення залишкових запасів газу із виснажених родовищ є привабливою метою для компаній-видобувників. Крім того, застосування простих способів очистки на основі аналізу гідравлічної ефективності трубопроводів дозволяє суттєво скоротити як часові, так і матеріальні ресурси

Дослідження ефективності системи збору, підготовки та транспортування газу газовидобувного підприємства

Results of the analysis of gathering and processing and transmission systems efficiency are presented in work for Opishnia, Kotelva and Zakhidna-Berezivska gas-condensate fields of the UkrGasVydobuvannya, Joint-Stock Company (Kyiv, Ukraine). The main complications of gas-gathering system at the final stage of fields’ development are revealed and some meanings for estimation of their negative impact on volume of production are proposed.At the first stage of the research, field measurements were made of the operating modes of the system in summer and winter. It has been experimentally established that during the winter period of operation the process of gas separation on separation equipment is performed more qualitatively than in summer operation. This is due to the effect of low temperatures on the process of precipitation of the liquid phase from natural gas.The main idea of work lays in introduction of continuous monitoring of gas-gathering system operating with identification of changes of the thermobaric modes. Such changes can signal high probability of liquid accumulations that creates additional hydraulic resistance.Results of monitoring of P–T profile, changes in dew points and natural gas composition allow to carry out complex analysis with acceptable accuracy to estimate a possibility of liquid accumulation in certain points of the piping system. This excludes need of confirmation of their existence by means of the instrument metering and additional human resources and reduces time needed for problem identification. Such approach will be rather interesting also to the large international companies as reserves of natural gas are constantly decline, and recovery of residual reserves from the depleted fields in gas drive mechanism is the attractive purpose for the gas productions companies. Furthermore, application of easy ways of cleaning based on the analysis of hydraulic efficiency of pipelines allows to reduce significantly both timing, and material resources.В работе приведены результаты анализа состояния действующей системы сбора, подготовки и транспортировки скважинной продукции Опошнянского, Котелевского и западного свода Березовского газоконденсатных месторождений АО «Укргаздобыча» (г. Киев, Украина). Выявлены основные осложнения при эксплуатации газосборных сетей на завершающей стадии разработки месторождений и предложены меры по нивелированию их негативного влияния на объемы добычи.На первом этапе исследований были осуществлены полевые замеры режимов работы системы в летний и зимний период. Экспериментально установлено, что в зимний период эксплуатации процесс сепарации газа на сепарационном оборудовании осуществляется качественнее, чем в летний период эксплуатации. Это связано с влиянием пониженных температур на процесс выпадения жидкой фазы из природного газа.Основная идея работы заключается во внедрении постоянного мониторинга работы газосборной системы на предмет выявления изменений термобарического режима эксплуатации. Такие изменения могут сигнализировать о высокой вероятности образования жидкостных скоплений, которые будут оказывать дополнительное гидравлическое сопротивление.Результаты мониторинга изменения давления, температуры, точек росы и композиционного состава природного газа позволяют провести их комплексный анализ и с приемлемой точностью оценить возможность формирования масс жидкости на определенных участках газопроводной системы. Это исключает необходимость подтверждения их наличия с помощью приборного оборудования и дополнительных человеческих ресурсов, а также сокращает время на реагирование на возникновение проблемы.Такой подход будет достаточно интересен и для крупных международных компаний, поскольку запасы природного газа постоянно исчерпываются, а изъятие остаточных запасов газа из истощенных месторождений является привлекательной целью для компаний-добытчиков. Кроме того, применение простых способов очистки на основе анализа гидравлической эффективности трубопроводов позволяет существенно сократить как временные, так и материальные ресурсы.В роботі приведено результати аналізу стану діючої системи збору, підготовки та транспортування свердловинної продукції Опішнянського, Котелевського та західного склепіння Березівського газоконденсатних родовищ АТ «Укргазвидобування» (м. Київ, Україна). Виявлено основні ускладнення при експлуатації газозбірних мереж на завершальній стадії розробки родовищ і запропоновано заходи щодо нівелювання їх негативного впливу на обсяги видобутку.На першому етапі досліджень було здійснено польові заміри режимів роботи системи в літній та зимовий період. Експериментально встановлено, що в зимовий період експлуатації процес сепарації газу на сепараційному обладнанні здійснюється якісніше, ніж в літній період експлуатації. Це пов’язано з впливом понижених температур на процес випадання рідкої фази із природного газу.Основна ідея роботи полягає у впровадженні постійного моніторингу роботи газозбірної системи на предмет виявлення змін термобаричного режиму експлуатації. Такі зміни можуть сигналізувати на високу вірогідність утворення рідинних скупчень, які чинитимуть додатковий гідравлічний опір.Результати моніторингу зміни тиску, температури, точок роси і композиційного складу природного газу дозволяють провести їх комплексний аналіз та з прийнятною точністю оцінити можливість формування мас рідини на певних ділянках газопровідної системи. Це виключає необхідність підтвердження їх наявності за допомогою приладового обладнання і додаткових людських ресурсів, а також скорочує час не реагування на виникнення проблеми. Такий підхід буде досить цікавий і для великих міжнародних компаній, оскільки запаси природного газу постійно вичерпуються, а вилучення залишкових запасів газу із виснажених родовищ є привабливою метою для компаній-видобувників. Крім того, застосування простих способів очистки на основі аналізу гідравлічної ефективності трубопроводів дозволяє суттєво скоротити як часові, так і матеріальні ресурси

Optimal gas transport management taking into account reliability factor

In the period of shortage of gas supply, special attention is given to reducing the supply of gas to its consumers, that is, their complete and uninterrupted gas supply. Increasing gas losses associated with technological transportation costs, in particular caused by gas flow instability and frequent changes in gas transmission network operating modes. Considering losses due to unreliability of gas pumping is one of the important tasks of gas supply optimization. The purpose of the study is to develop an optimization mathematical model that will simultaneously take into account the factors of reliability and minimum lossesIn the general case, the optimization calculations of the modes of operation of the main gas pipelines are intended to solve three main problems: determining the maximum productivity, calculating the optimal mode with a given productivity and choosing the optimal strategy, the development of the pipeline. On the basis of approaches of simulation modeling of complex systems, a multiparameter mathematical model of gas supply process optimization was developed. It is shown that a comparative analysis of the forecast and actual indicators of the operating modes of the plunger gas pumping unit shows their satisfactory convergence. The performance of the compressor operation period in the process of injection according to the forecast deviates from the actual value for the whole period of operation of the plunger gas pumping unit in 2016 by 2.98%. The optimization problem of gas pumping planning is considered, taking into account the expected losses, on the basis of which the transfer of the controlled system from the initial state to the final one is carried out by such a sequence of states that minimizes the total cost of the system evolution

Прогнозування потенційних ризиків виникнення витоків на газопроводах

Значні терміни експлуатації газопроводів викликають старіння металу внаслідок корозійних процесів та аварій, що призводить до появи витоків з трубопроводів. Така ситуація є неприпустимою з економічної та екологічної точок зору, оскільки витік газу може призвести до загазованості значної території, а в деяких випадках – до утворення газоповітряної суміші й вибуху, в результаті якого виникають суттєві економічні збитки та небезпека для людського життя. Проведено статистичний аналіз аварійних ситуацій на трубопроводах, який дозволяє оцінити ступінь впливу різноманітних факторів на ймовірність виникнення витоків і їх розміри. Встановлено, що при корозійних пошкодженнях трубопроводів найбільш ймовірні малі витоки, а при аваріях, зумовлених впливом зовнішніх сил, найвірогідніші великі витоки. Загальновідомо, що поява витоку газу з газопроводу викликає нестаціонарний процес, за характером протікання якого можна оцінити величину витоку. Якщо газопровід перед появою витоку працював у нестаціонарному режимі, то поява витоку внесе збурення в протікання нестаціонарного процесу. Для виявлення витоку, на основі детермінованого підходу, моделюється потік перекачування в місці витоку і його тривалість стосовно конкретних розмірів витоку. Існуючі детерміновані математичні моделі для виявлення витоків потребують інформації про величину витрати витоку та геометричні розміри аварійного отвору, яка на момент часу виникнення витоку відсутня. Тому в статті розроблено модель, яка дозволяє прогнозувати обсяги витоку продукту в цілому по всіх видах відмов, а також по окремих причинах відмов на основі статистичних даних. Це дає можливість вибрати найефективніші рішення для діагностики та запобігання витоків у магістральних трубопроводахLong-term operation of the gas pipelines causes the metal aging because of the corrosion processes and accidents, which results in gas leak of pipelines. It is improvident from both economic and ecological points of view, as the gas leak can cause the gas hazard of great territory and in some cases formation of the gas-air mixture and exposure, as the result of which there happen to be sufficient economic losses and danger for human lives. In the paper statistic analysis of accidents at the pipelines has been carried out, which will make possible to estimate the level of influence of different factors on the probability of arising the leaks and their sizes. It was revealed, that under the pipelines corrosion damage the insufficient leaks are the most possible, and in accidents caused by the influence of the external forces sufficient leaks are the most probable. The appearance of the gas leak from the gas-pipe is generally known to be caused by the non-stationary process according to the nature of which the leak amount can be estimated. If the gas-pipe before the appearance of leak has been operating in the non-stationary regime, the appearance of leak will result in disturbing in the non-stationary process. To reveal the leak the pumping over flow is modeled in the place of leak basing on the determination approach as well as its duration relatively the sizes of the leak. The available determination mathematic models for revealing the leaks need information on the amount of losses of the leak and geometric sizes of the accident hole, which is not available in the moment of accident. That is why the model, which makes possible to predict the amount of leak in whole in all types of failures and some reasons of failures basing on the statistic data have been developed in the paper. It makes possible to choose the most efficient solutions for the diagnostics and preventing the leaks in the main pipelines

Ensuring the Reliability of Gas Supply Systems by Optimizing the Overhaul Planning

The aim of the article is the development of methods for optimal overhaul planning of compressor station equipment. Nowadays, due to uncertainties in the forecast of gas supply flow rates, increasing the reliability and energy efficiency of main gas pipelines is an urgent problem. The dependence of operating costs for major repairs on the maintenance periodicity is extreme. Reducing equipment’s maintenance period leads to an increase in repair costs. It also increases the reliability of equipment operation. Overall, all these facts reduce the probability of emergency failures and related expenses for emergency recovery, gas losses, and undersupply to consumers. Therefore, an optimal maintenance frequency exists, at which the total operating costs will be minimal. A procedure for optimizing the periodicity of repairs and equipment replacement is proposed. It was realized by constructing an objective function as a dependence of exploitation costs on the inter-repair period of major repairs. A probabilistic approach was applied to assess the aging process. The characteristics of the equipment’s state are described by distribution densities (i.e., pre-repair, inter-repair, and full-service life), which vary depending on product initialization time. The main characteristics of major repairs are their duration and intensity, which are evaluated by the quality factor related to repair costs. The extremum of the objective function is sought by the method of competing options. It was determined that the optimal management of the frequency of equipment replacement can be realized by choosing the optimal values of the average service life, average operation time of units until the first planned and preventive repair, and quality factor. As a result, the required technical condition for the technological equipment is ensured under minimum operating costs without reducing the system’s reliability

Mathematical Modeling of Unsteady Gas Transmission System Operating Conditions under Insufficient Loading

Under insufficient loading of a main gas transmission system, high-amplitude fluctuations of pressure may occur in it. A mathematical model is proposed to estimate the amplitude of pressure fluctuations in a gas pipeline along its length. It has been revealed that the shutdown of compressor stations along the gas pipeline route has a significant impact on the parameters of the unsteady transient operating conditions. The possibility of minimizing oscillation processes by disconnecting compressor stations is substantiated for the “Soyuz„ main gas pipeline