COS - Cavern Operation Simulator

Produktbeschreibung

COS berechnet die aktuelle und zukünftige „was-wäre-wenn“ - Verfügbarkeit von Gaskavernen mit Echtzeit-Messungen und historischen Werten aus vorhandenen Datenquellen, einem auf langjährige Betriebserfahrung der ESK GmbH eingesetzten mathematischen Modell, einer eigenen Datenbank, einer zeitgemäßen IT-Struktur und einer praktischen Benutzeroberfläche mit flexiblen Darstellungsmöglichkeiten für Voll- und Portalnutzer.

Anwender

Gasspeicher Ingenieure - die Durchführbarkeitsuntersuchungen bezüglich des Designs und dem Verhalten neuer Kavernen sowie der Überprüfung der Kavernenmodelle ausführen möchten.

Betriebsingenieure - Unterstützung bei den täglichen Berechnungen der potenziellen Nominierungen, Restriktionen der Hydratbildung , ein- und ausspeicherbares Gasvolumen etc.

Das wesentliche Ziel des Gaskavernen-Betriebs-Simulators COS ist es, dem Gaskavernenbetreiber eine solide und praktische Grundlage zu liefern, mit der zuverlässige Aussagen und planbare Entscheidungen zur aktuellen und simulierbaren Verfügbarkeit seiner Gaskavernen möglich sind.

Die Ergebnisse einer jeden Simulation können gespeichert, zur Analyse miteinander übersichtlich verglichen, in verschiedene Formate exportiert, angezeigt und weiterverarbeitet werden. Die Berechnungen werden mit einem eingebauten und vielfach erprobten Algorithmus der ESK GmbH durchgeführt.

Damit unterstützt das COS zunächst die technischen Geschäftsprozesse des Kavernenbetriebes und liefert Aussagen, die dafür geeignet sind, auch kommerzielle Geschäftsprozesse zu unterstützen.

Anfragen der Gasspeicher-Vermarktung, der kaufmännischen Betriebsführung, der Portfoliomanager oder Gashändler unterschiedlicher Gasspeichernutzer können auch bei flexibler Gasspeichernutzung zeitnah beantwortet werden./p>

Im Kern des COS steht das Kavernen-Modell, das alle thermodynamischen Prozesse mit dem Gasspeicherbetrieb in Salzkavernen abbildet. Das sind:

  • PVT Beziehungen
  • Wärmeaustausch zwischen Speichermedium und umgebendem Fels
  • Reibungsverluste aufgrund von Strömung entlang der Produktions- und Verbindungspipelines

Parallel zu den thermodynamischen Berechnungen bietet die enthaltene gebirgsmechanische Berechnungsoption Informationen über die betriebsinduzierte Konvergenz jeder einzelnen Kaverne. Wann immer individuelle Kavernen in einem Pool betrieben werden, verwaltet das COS die Verteilung der gesamten Gasflüsse in jede Kaverne über einen einzelnen Knotenpunkt

Im Modell werden verschiedene Längen und Durchmesser der Verbindungspipelines zwischen Verteilerrohr und individuellen Kavernenköpfen berücksichtigt.

Das Modell wird hauptsächlich für die aktuelle Zustandsermittlung und Prognosen eingesetzt, kann aber auch für Rückanalysen zum Zweck der Untersuchung des verwendeten Modells genutzt werden. Im Prognose-Modus besteht die Möglichkeit:

  • der Vorhersage für mögliche Ein - und Ausspeisungen bei gegebenem Nominierungsplan (unter Berücksichtigung individueller betrieblicher Einschränkungen) sowie spezifischer PVT-Werte
  • der Erkennung von Hydratbildung
  • der Optimierung der Inhibitormenge zur Abschwächung der Hydratbildung

Das Cavern Operation Simulator unterstützt eine stündliche, tägliche und längerfristige Einsatzplanung, um die beste Kavernenkonfiguration und Kavernenanzahl für den Pool-Betrieb zu finden. Damit können aktuelle oder geplante Anforderungen an Speichervolumen, Ein-und Ausspeisekapazitäten in kürzester Zeit bewertet, abgestimmt und erfüllt werden.

Mögliche Anwenderrollen beim praktischen Arbeiten mit dem COS-Werkzeug

  • Untertage-Ingenieur - Modellierung von Kavernen, Erstellung von Berichten für das Bergamt, Zugang zu allen Funktionen der Software
  • Betriebsingenieur - Tägliche Anwendung, Szenarien prüfen, Berichte anzeigen, exportieren.
  • Instandhaltungsingenieur - Planung und Maßnahmen der Instandhaltung
  • Geschäftsführung - Strategische Planung oder informative Portalanwendung

Cavern Operation Simulator - Vorteile

  • Berechnung und Darstellung aktueller und prognostischer Verfügbarkeit der Kavernen
  • Regelmäßige Überwachung des Kavernenmodells
  • Verwaltung mehrerer Modelle, zugehöriger Messungen, Simulationseingaben und Rechenergebnisse
  • Kurz- und Langzeitanalyse des Speicherverhaltens (z. B. Vorhersage von Druckund Temperaturwerten für alle Kavernen)
  • Berechnung und Verifizierung möglicher Ein-und Ausspeisekapazitäten für Zeiträume ab einer Stunde bis zu einem Jahr
  • Import and export simulation results from/to external files for further analyses
  • Ergonomische Tools für Datenanalyse, Diagramme, Tabellenansichten
  • Import und Export von Simulationsergebnissen von/nach externen Dateien für weitere Geschäftsprozesse und Analysen
  • Prüfen unterschiedlicher Szenarien bei geplanten Erweiterungen oder Veränderungen mit “was-wäre-wenn“ Analysen.
  • Ein Softwareprodukt für Anwendungen in verschiedenen Rollen, gehalten auf aktuellem Stand der Technik.

Integration mit Automatisierungssystemen

Ein integraler Bestandteil des Cavern Operation Simulator (COS) ist der Enterprise Data Server (EDS). EDS ist sowohl eine aktive Datenbrücke zur Leittechnik oder zu Messgeräten für alle notwendigen online Messungen und deren sichere Archivierung, als auch ein Datenbanksystem mit flexibler Weiterverarbeitung und Visualisierung technischer Daten. Die für das COS notwendigen Funktionen sind:

  • Erfassung der Messwerte von ggf. verschiedenen Systemen (z. B. PCS7),
  • Online Validierung der Messungen,
  • Analysemöglichkeiten von Berechnungsergebnissen
  • Erststellung von kundenspezifischen, frei konfigurierbaren Protokollen
  • Direktvergleiche zwischen Echtzeit-Messungen und Simulationsergebnissen.
  • Frei konfigurierbare Ereignis- und Alarmverarbeitung,
  • Einheitliche Zeitstempel für Daten aus verschiedenen Quellen

Die EDS-Komponente innerhalb des COS Produkts ist für Echtzeitmessungen verantwortlich. Je nach Anforderungen an die Verfügbarkeit eines ständig aktualisierten Zustands des Kavernenpools und der Konfiguration der Leittechnik (redundante Server), kann auch die EDS-Komponente redundant, auf zwei unabhängigen Servern installiert werden.

Notwendige Informationen für die COS-Berechnungen

(nach Möglichkeit automatisch erfasst oder ggf. manuell eingegeben)

  • Datum/ Zeit (ganze Stunden)
  • Gaseinspeicherung in m3/Tag oder m3/h]
  • Gasausspeicherung in m3/Tag oder m3/h]
  • Kavernenverfügbarkeit [jede Kaverne einzeln]
  • Temperatur des eingespeisten Gases [°C]
  • Zusammensetzung des eingespeisten Gases [mol-% oder vol-%] für die folgenden Bestandteile: CH4, C2H6, C3H8, n-C4H10, i-C4H10, C5+, N2, CO2

Bei der Verwendung optionaler Daten für jede einzelne Kaverne wie Kopftemperatur [°C], Kopfdruck [bar] und Durchflussgeschwindigkeit [Mio.Sm3/Tag oder Nm3/h] ist es möglich, die Qualität der Ergebnisse der Modelle genau zu überprüfen.

Integrierte Simulationen

Die Integration ermöglicht die Bearbeitung von Modellen einzelner Kavernen oder Kavernenpools, Durchführung von Simulationen, die Konfiguration von Eingabedaten und das Analysieren der Ergebnisse. Das COS kann im Prognose-Modus oder im Status-Update-Modus gestartet werden, so dass das Kavernenmodell für eine aktuelle oder zukünftige Analyse der Verfügbarkeit eines Kavernen-Pools oder einzelner Kavernen verwendet werden kann.

Das COS verarbeitet auch Zeitreihen in beliebiger Zeitgranularität ( Minute, Stunde, Tag ). Diese können in Tabellenform oder in Diagrammen (Balken, Trends) dargestellt, verarbeitet und exportiert werden (csv-Dateien).

Simulation und Auswertung der Ergebnisse

Die freie Verarbeitung und Auswertung von Simulationen ist eine wertvolle Produkteigenschaft.

Das COS macht für jeden Zeitabschnitt, unter Verwendung der o.g. Informationen, eine Datenaufzeichnung. Damit können Messwerte direkt mit Modell-Ergebnissen verglichen werden. Aktuelle Modellzustände können exportiert, manuell korrigiert und wieder in die Datenbank importiert werden.

Am Ende eines jeden Zeitabschnitts generiert das COS eine Liste mit Berechnungsergebnissen. Die Berechnungen liefern Ergebnisse sowohl für den gesamten Kavernen-Pool, als auch für jede Kaverne einzeln.

Als Ergebnis der Simulation zeigt COS mehr als 50 Parameter für den Kavernen Pool und jede Kaverne einzeln an. Beispiele von Ergebnissen sind nachfolgend aufgelistet:

  • Gesamt-Gasvolumen
  • Kopf-, Mittelpunkt-, Rohrschuhdruck
  • Verteilerdruck
  • Kavernen-Druckänderung pro Tag
  • Gas Temperatur für jede Kaverne
  • Freier Speicherplatz in der Kaverne
  • Vorhandenes Arbeitsgas in der Kaverne
  • Fließgeschwindigkeiten
  • Konvergenzrate jeder Kaverne
  • Geometrisches Volumen der Kavernen

Diese Informationen helfen das Verhalten des Speichers besser zu verstehen und liefern ständig aktualisierte Grundlagen für betriebliche Entscheidungen

Softwareumgebung

COS ist eine auf dem Client-Server basierende Multi-User Anwendung. Die Benutzer können den Zugang zum COS via Webbrowser oder nach der Installierung der Anwendung an ihren Arbeitsplatzrechnern erlangen.

Die COS-Anwender werden entsprechend Ihrer Rollen autorisiert. Der Zugang kann auch mittels Active Directory Konten des Unternehmens integriert werden. Alle Aktivitäten werden protokolliert.

Screenshots

Video

Cavern Operation Simulator (COS)