Evaluation of Operating Conditions for the Natural Gas Transmission Pipeline in the Arctic Environment

The operating temperature range of the natural gas pipeline in Arctic environment would be controlled primarily to optimize gas throughput and to minimize the environmental impact resulting from operation of such pipelines. The temperature of the gas as it flows through the pipeline is a function of both the Joule-Thomson effect and the pipe to soil heat transfer. Therefore, the heat transfer and Joule-Thomson effect of the buried natural gas pipeline in this study were carefully considered. Soil temperatures and overall heat transfer coefficients were assumed to be $0{\sim}-20^{\circ}C$ and $0{\sim}5.5W/m^2K$, respectively. The gas temperature and pressure calculations along a pipeline were performed simultaneously at different soil temperatures and overall heat transfer coefficients. Also, this study predicted the phase change and hydrate formation for different soil temperatures and overall heat transfer coefficients using HYSYS simulation package.

극한지 장거리 천연가스 배관의 운전조건 평가

극한지 천연가스 배관의 운전온도 범위는 가스 공급을 최적화하고 운전동안 극한지 환경에 대한 충격을 최소화하기 위해 기본적으로 제어되어야 한다. 배관에 흐르는 가스의 온도는 Joule-Thomson 효과와 배관과 토양의 열전달에 의존한다. 따라서 본 연구에서는 매설 천연가스 배관의 열전달과 Joule-Thomson 효과를 상세히 고려하였다. 토양온도는 $0{\sim}-20^{\circ}C$, 총괄열전달계수는 $0{\sim}5.5W/m^2K$로 가정하였다. 토양온도와 총괄열전달계수 변화에 따른 배관 길이방향의 가스온도 변화와 압력손실을 동시에 계산하였다. 또한, 본 연구에서는 HYSYS 프로그램을 사용하여 토양온도와 총괄열전달계수에 따른 상변화와 하이드레이트 생성을 예측하였다.