Method for Simulation and Optimization of Underground Gas Storage Performance

Méthode de simulation et d’optimisation des capacités de stockage de gaz souterrain

¹ Institute of Heat Engineering, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 21/25 00-665 Warszawa – Poland
² Transition Technologies S.A., Pawia 55, 01-030 Warszawa – Poland
³ Statoil Deutschland, Kavernenanlage Etzel, Beim Postweg 2, 26446 Friedeburg – Germany
e-mail: b.ruszczycki@tt.com.pl

^* Corresponding author

Abstract

Proper simulation and identification of the flow potential of a gas storage plant is only possible if the nonlinear limits related to cavern operation and an optimal strategy (set of decision rules) related to the plant operation mode are considered. An efficient operation of a storage plant is a challenging task due to the complexity of cavern rock mechanical restrictions, as well as other technical restrictions imposed on different plant devices. The scope of this paper is to cater for these challenges by defining a set of different operational strategies, i.e., sets of actions which constitute the predefined high level mechanism that allows for an economic and efficient plant operation. In this paper, one specific strategy example is described in detail. Specifically, we give simulation results and outline an optimization procedure designed to maximize the plant’s performance capabilities. The general plant model and the form of rock mechanical restrictions of cavern operation are reviewed, and the construction of the computational algorithm is analyzed.

Résumé

La simulation et l’identification correctes des capacités de débit d’une unité de stockage de gaz ne sont envisageables que si l’on considére les limites non linéaires propres aux activités souterraines et une stratégie optimale (ensemble de régles de décision) appliquée au mode opératoire spécifique aux centrales. Le fonctionnement efficace d’une installation de stockage représente un vrai défi, étant donné la complexité des limites liées à la mécanique des roches en milieu souterrain ainsi que les autres limites techniques imposées aux différents dispositifs opérant dans l’unité. Cet article a pour vocation de préparer le terrain afin de relever ces défis en définissant plusieurs stratégies opérationnelles, à savoir un ensemble d’actions qui constituent un mécanisme de haut niveau prédéfini permettant une activité rentable et efficace de l’unité. Nous décrirons de façon détaillée un exemple de stratégie spécifique au travers de résultats de simulation représentatifs et nous exposerons une procédure d’optimisation destinée à maximiser les capacités opérationnelles des unités. Nous examinerons le modéle général des unités et la nature des limites liées à la mécanique des roches, et nous analyserons l’élaboration de l’algorithme informatique.