長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計

徐寶銘

摘 要 進(jìn)入全球化經(jīng)濟(jì)時代，我國社會經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，同時我國長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)覆蓋面積也隨之?dāng)U大，集輸管網(wǎng)系統(tǒng)也越加復(fù)雜化。在這種情況下，只有有效合理設(shè)計及優(yōu)化長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布局，才能降低工程成本，提高工程效率，確保管道的安全性。

關(guān)鍵詞 長輸管道；天然氣；集輸管網(wǎng) ；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號 TK1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0166-01

隨著我國不斷擴(kuò)大的天氣開發(fā)規(guī)模，我國集輸管網(wǎng)的數(shù)量不斷增多，系統(tǒng)復(fù)雜程度也不短提高。通常情況下，安裝管網(wǎng)會利用環(huán)狀、枝狀、放射狀等方式，因此，在管道安裝期間會存在諸多安全隱患，主要是由于管道交叉、管道連接所導(dǎo)致的問題，只有在集輸管網(wǎng)安裝前期階段及運(yùn)行中考慮到以上問題，對集輸管網(wǎng)進(jìn)行有效優(yōu)化，才能保證其安全性，除此之外，還為天然氣的生產(chǎn)與管理提供了便利的條件。

1 天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計概述

天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模較大且兼具復(fù)雜性。在氣田開發(fā)地面工程施工中要考慮到集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃。在氣田開發(fā)地面工程中，包括了布置由一級集氣站至二級集氣站以及由井口至一級集氣站的管網(wǎng)，同時也要合理布局各級集氣站及每個集氣站。以往，在布局管網(wǎng)及集氣站的過程中，因為計算機(jī)技術(shù)等諸多原因，缺乏布局的整體考慮，導(dǎo)致集輸管網(wǎng)系統(tǒng)在后期運(yùn)營中難以滿足運(yùn)營要求，從而導(dǎo)致二次建設(shè)或工程改建等，進(jìn)而導(dǎo)致人力、物力的浪費(fèi)，加大了工程投資。所以，必須要優(yōu)化設(shè)計天然氣集輸管網(wǎng)。進(jìn)入經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，我國集輸管網(wǎng)的建設(shè)數(shù)量不斷增多，為了降低集輸管網(wǎng)的運(yùn)營成本，提高其安全程度，必須要優(yōu)化設(shè)計長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)。

優(yōu)化設(shè)計集輸管網(wǎng)，涉及到了諸多學(xué)科，包括圖論方面的數(shù)學(xué)理論、運(yùn)籌學(xué)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價、最優(yōu)化和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用等。通常情況下，長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計要解決如下幾個問題：

第一，解決布局優(yōu)化問題：明確網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，具體指的就是對布站方式及管網(wǎng)連接方式進(jìn)行明確。

第二，對位置進(jìn)行優(yōu)化，明確中間站的具體位置。

第三，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，明確管道管壁厚度、管道直徑等相關(guān)參數(shù)。

充分統(tǒng)一各個子問題，設(shè)計出合理的長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化計劃。

2 管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置布局優(yōu)化

2.1 天然氣田井組區(qū)域劃分優(yōu)化

通常情況下，多個氣井組合及單個氣井獨(dú)立連接是天然氣田技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行輸送的主要方式。一般是依照施工區(qū)域地理條件、體質(zhì)條件、天然氣儲存量以及開發(fā)水平對齊分類的。如果油氣田開挖生產(chǎn)氣井的數(shù)量相對較多，規(guī)模相對較大的話，通常會將氣井劃分成幾組，在開采同組資源的時候，可以利用同一個集輸站，確保設(shè)備開采的方便性與使用的效率。在最佳的附屬狀況下，對每個氣井及相近的集輸站開展井組區(qū)域劃分，以確保成本最低化為前提，保障集輸管道的流量、直徑及長度保持在最佳狀態(tài)。

2.2 優(yōu)化站址

通常情況下，壓縮機(jī)站、集氣站及氣井是組成氣田地面集輸系統(tǒng)的主要部分。通常情況下，在設(shè)計油藏工程的過程中，需要依照已經(jīng)探明的地層構(gòu)造，明確氣井及景位。

通常情況下，集氣站建立在其所在轄區(qū)一組生產(chǎn)井中部位置。當(dāng)前，二級布站及三級布站是當(dāng)前我國油氣田地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布站的主要方式。在對集輸站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的時候，要考慮到天然氣田的具體狀況，依照輻射式網(wǎng)絡(luò)狀的方式安裝集中式的集氣站及氣井，之后在依照樹枝狀結(jié)構(gòu)匯總所有的集氣站，至集氣總站，進(jìn)而構(gòu)成具有整體性的集輸管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.3 優(yōu)化干支管網(wǎng)布局

在連接干支管網(wǎng)布局之前，要合理連接氣井及其相關(guān)的集氣站。在設(shè)計以往天然氣集輸管網(wǎng)的時候，通常會利用安置獨(dú)立分離集氣總站和多較差樹枝網(wǎng)絡(luò)狀連接的方式，設(shè)置長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)。在對集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析規(guī)劃與優(yōu)化的時候，需要有總流量分布最小目標(biāo)及最均勻目標(biāo)，科學(xué)調(diào)整該系統(tǒng)，確保干支管道氣體可以正常運(yùn)輸。為了實(shí)現(xiàn)對干支管網(wǎng)布局的優(yōu)化，通常要思考如下方面：

第一，通過利用樹枝狀管網(wǎng)連接的方式優(yōu)化干支管網(wǎng)布局，確保管網(wǎng)連接及其位置的合理性。

第二，利用在樹枝狀管網(wǎng)選擇中心集氣站地質(zhì)，確保集氣總站可以匯集所有的集氣場站點(diǎn)，盡可能的減少集氣管線的用量。

第三，在優(yōu)化天然氣集輸管網(wǎng)干支管網(wǎng)的時候，要依照樹枝網(wǎng)絡(luò)方式加以明確。

第四，為了確保合理的設(shè)置，可以將額外集散點(diǎn)融入到集輸管網(wǎng)布局中，結(jié)合相關(guān)理論設(shè)置接入點(diǎn)、支線及干線。

3 優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計

優(yōu)化長輸管道天然氣技術(shù)管網(wǎng)，要優(yōu)化管道的總體布局、地址選擇及管道安裝，同時還有對管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在安裝長輸天然氣集輸管網(wǎng)的時候，要提前科學(xué)設(shè)計集輸管網(wǎng)。在設(shè)計的過程中，要對集輸管網(wǎng)管徑組合進(jìn)行重點(diǎn)處理。利用物理理論和數(shù)學(xué)理論，計算并明確集輸管道壓力及流量等相關(guān)參數(shù)，并以最佳的方式、最低的成本獲得集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計。

4 優(yōu)化設(shè)計管網(wǎng)運(yùn)行

在完成對長輸天然氣集輸管網(wǎng)的建設(shè)工作之后，要合理優(yōu)化天然氣集輸管網(wǎng)的運(yùn)行狀況。通過設(shè)置科學(xué)的運(yùn)行參數(shù)及管理方式確保長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)的順利運(yùn)行，并保持最佳的運(yùn)行狀況。對天然氣集輸管網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化通常是優(yōu)化管道結(jié)構(gòu)、壓縮機(jī)特征、分布模式以及邊界條件等，最終確保長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)的合理運(yùn)行。

5 結(jié)論

作為一種珍惜資源，天然氣可以為城市及工業(yè)提供高品質(zhì)的燃料及原料。而長輸管道天然氣技術(shù)管網(wǎng)系統(tǒng)可以為用戶輸送所需能源。通常情況下，長輸天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的距離跨度較大，其周圍環(huán)境相對比較復(fù)雜，且因為建設(shè)及管理等因素的影響，導(dǎo)致集輸管網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在諸多的安全隱患，這些隱患對于人們的生命財產(chǎn)安全都會產(chǎn)生一定的威脅。因此，降低集輸管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中的風(fēng)險，是長輸集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計所要考慮的主要問題。本篇文章從集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化、設(shè)計優(yōu)化及運(yùn)行優(yōu)化三大方面分析了長輸天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化的具體內(nèi)容，以供參考。

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