Основные направления в газовой отрасли:

• проведены фундаментальные работы по созданию математических моделей, методов и алгоритмов решения научно-технических проблем в области газодинамики и фильтрации газа;
• изучены технологические, газодинамические и фильтрационные процессы транспорта и хранения газа;
• разработаны оригинальные программные и программно-технические комплексы решения режимно - технологических задач, которые прошли апробацию в реальных условиях работы;
• проводится подготовка специалистов высшей квалификации по всем направлениям, связанным с проблемами моделирования, оптимизации транспорта и хранения газа.

Проведены фундаментальные исследования в таких областях:

• моделирование движения газа для всех технологических объектов, принимающих участие в транспорте и хранении газа;
• разработка методов и алгоритмов решения прямых и обратных задач математической физики, исследованиеих сходимости, оценка скорости сходимости методов и   сложности алгоритмов;
• разработка методов оптимизации сложных нелинейных систем с распределенными параметрами;
• разработка алгоритмов оптимального управления газопотоками;
• разработка систем автоматизации процесса решения режимно -технологических задач.

Основные решенные проблемы:

• построены специальные графические средства для построения технологических схем ГТС, КС, ПХГ с их параметрическим и модельным описанием;
• создана полная база технологических схем газотранспортной системы Украины и реализован набор алгоритмов работы с созданной базой;
• построена система поддержки расчетных режимных задач диспетчерского управления газопотоками, которая включает функциональность АРМов разработчика технологических схем, кранового журнала, огневых работ и интегрирована с диспетчерскими журналами всех уровней (идет внедрение);
• разработаны модели и методы термогидравлического расчета газотранспортных систем произвольной конфигурации в условиях стационарного и нестационарного движения газа;
• разработаны методы расчета оптимальных режимных параметров работы ГТС, многоцеховых КС с разнотипными ГПА и ПХГ;
• разработаны модели и методы расчета параметров пластов – коллекторов с неоднородными фильтрационными и колекторськими свойствами;
• разработаны моделирующие программные комплексы пласт ПХГ – магистральный газопровод;
• разработаны алгоритмы формирования оптимальных параметров управления газопотоками в условиях слабой прогнозируемости входных данных (идет разработка и апробация отдельных частей системы).

ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

ПЛАНИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ГТС

Характеристика программного модуля. Математическая модель газотранспортной системы включает модели всех технологическихобъектов, которые представлены на технологических схемах. Метод нахождения параметров газовых потоков в системе ориентирован на обеспечение выполнения, с высокой точностью, балансовых соотношений и не привязанный к типу математического представления моделей объектов. Предвидена возможность включения в модель ГТС объектов дискретного действия (например, невозвратных клапанов). Быстрая сходимость расчетногометода обеспечила включение в модель десятков тысяч объектов при старте метода з нулевых начальных условий. Это дало возможность моделировать работу ГТС без упрощения ее технологической схемы.

Реализованы методы и алгоритмы:

• гидравлического расчета многоцеховых компрессорных станций с разнотипными газоперекачивающими агрегатами, что позволило учитывать индивидуальные характеристики каждого газоперекачивающего агрегата (ГПА) и проводить анализ влияния изменения режимных параметров каждого ГПА на режим работы КС в целом;
• нахождение оптимальных режимных параметров газопотоков при указанной количестве суммарного аккумулированного газа в ГТС и его подсистемах;
• идентификации параметров моделей и технологического состояния объектов, что дало возможность учесть априорную неопределенность условий их функционирования и обеспечить необходимую точность планирования режимов работы ГТС.

Следует выделить:

• расчетный процесс, который включаетдесятки тысяч объектов, что позволяет проводить расчет ГТС Украины на детальных технологических схемах;
• актуализация всей технологической схемы происходитза несколько секунд;
• метод расчета не привязан к типу математического представления объектов, что позволяет процесс моделирования проводить на максимально детальных моделях без их упрощений;
• сходимость метода гарантируется при его старте из нулевых начальных условий (разработаны методы неградиентного типа решения систем нелинейных уравнений);
• расчет ГТС Украины проходит за несколько секунд, что позволяет проводить оптимизационные задачи для всех основных критериев оптимальности.

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГТС

Методы и алгоритмымоделированиянестационарныхрежимовадаптируются к параметрам работытехнологическихобъектов и автоматическимодифицируюттехнологическую схему для обеспечениясходимостиметодов, а также получения результата за удовлетворительное время и с требуемой точностью.

Характеристика программного модуля.Нестационарнаяматематическая модель ГТС включает модели всех объектов, которые представлены на детальных технологических схемах. Для обеспечения большего быстродействия и устойчивости метода разработан алгоритм модификации технологической схемы, что позволяет существенно ускорить процесс моделирования с заданнойточностью. Расчет параметров нестационарных режимов проводится с точностью соизмеримой с точностью измерения режимных параметров для участков газопроводов, которые проходят по пересеченной местности. Перед проведением моделирования предусмотрена "посадка" системы на текущий нестационарный режим (задача нестационарной идентификации параметров моделей). В режиме "ручного" управления газопотоками для пользователя являются доступными все основные параметры управления компрессорными станциями (производительность, обороты центробежных нагнетателей, параметры газа на его входах и выходах).

Основные подсистемы:

• построения нестационарной модели подсистем и системы в целом;
• адаптации моделей, методов и алгоритмов к параметрам        газодинамических процессов, регламентам работы технологических процессов, геометрическим параметрам участков газопроводов и т.д..

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПОТОКАМИ

Поставленызадачи оптимального управления нелинейными газодинамическими процессами с распределенными параметрами (дискретно и непрерывно), общая теория которых еще на сегодня в стадии разработки. Разработаны методы решения систем нелинейных уравнений математической физики с граничними условиями, которые формируются на этапе моделирования газодинамических процессов,происходящих в газотранспортной системе,и учитывают критерии оптимальности газодинамических процессов.

Разработаны:

• принципы оптимального управления, которые учитывают динамику изменения прогнозных параметров, параметров гидравлического, технологического и технического состояния объектов;
• обоснованные системные модели групп технологически связанных объектов, которые включают и объекты подземных газохранилищ;
• адаптивные методы и алгоритмы расчета режимов работы ГТС без упрощений ее технологической схемы;
• алгоритмы оптимального управления газо потоками в системах со сложной технологической схемой;
• алгоритмы оптимального управления процессами нагнетания и отбирания газа (подземные газохранилища).

Следует выделить апробированные:

• алгоритмы автоматизации процессов формирования регламента работы технологических объектов и системы в целом, который обеспечивает оптимальное распределении газопотоков с минимальными топливно энергетическими ресурсами.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА

Программный комплекс обеспечивает:

• планирование и оптимизацию работы ПСГ;
• расчет режимных параметров технологической цепочки пласт – магистральный газопровод в направлении движения газа и обратно (прямые и обратные задачи);
• исследование пропускной способности технологических объектов (исследование узких мест);
• оптимизацию совместимой работы ПСГ в составе ГТС;
• моделирование процессов вытеснения одних газов другими;
• проведение газогидродинамических исследования пластов и скважин ПСГ;
• построение нелинейных распределенных характеристик пластов, забойных областей;
• исследование влияния параметров перфорационных каналов и скважин с открытым забоем на работу ПСГ;
• исследование влияния геометрических, коллекторских, фильтрационных и других параметров на технологические режимы эксплуатации скважин и пластов.

Основой разработки программного комплекса являются результаты проведенных работ в таких направлениях:

• изучение процессов движения газа (энергомассопереноса включая процессы диффузии) в многосвязных пористых неоднородных многомерных средах при наличии попутных (распределенных или сосредоточенных) стоков и истоков (массы или энергии);
• разработка методов построения начально – граничныхусловий в задачах математической физики для областей с нечетко определенными границами по параметрам сосредоточенных стоков и истоков;
• разработка устойчивых адаптивных методов решения задач математической физики для процессов массопереноса в многосвязных пористых неоднородных многомерных средах;
• построение комплекса математических моделей, которые описывают взаимосвязь нестационарных нелинейных процессов фильтрации газа в многосвязных пористых неоднородных многомерных средах и его диффузии в имеющейся жидкости в пористых средах;
• исследование неоднородности среды (пористости, проницаемости и т. п.) по замеренным данным гидродинамических параметров сосредоточенных стоков и источников при нестационарных режимах фильтрации. Решение обратных задач идентификации параметров и адаптации построенных математических моделей к реальным условиям эксплуатации, разработка методов идентификации.