天然氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設計研究

行業(yè)科技天然氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設計研究袁璐(陜西省天然氣股份有限公司)[摘要]本文簡(jiǎn)要敘述天然氣管網(wǎng)的現狀及發(fā)展趨勢;提出天然氣化問(wèn)題: 靜態(tài)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題。無(wú)論是城市管道還是長(cháng)途輸送管網(wǎng)系統優(yōu)化設計的概念及分類(lèi);詳細解釋天然氣管網(wǎng)布局及優(yōu)都是比較綜合?；?包括井組.站址.干支管等的布局及優(yōu)化;最后對我國天然氣集4.管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)目前所存在的問(wèn)題輸管網(wǎng)的規劃進(jìn)行研究,得出合理的結論。由于輸氣管網(wǎng)還沒(méi)有形成完善的環(huán)狀管網(wǎng)，輸氣干線(xiàn)的使用[關(guān)鍵詞]天然氣，管道，優(yōu)化設計時(shí)間不同，腐蝕程度不同，致使管段的承壓能力也不一樣;而且承擔用戶(hù)調峰,壓縮機工況變化頻繁,管網(wǎng)運行壓力可以維持較低狀1、引言態(tài),不需要在輸氣管網(wǎng)上增壓。由于用戶(hù)市場(chǎng)壓力需求變化不大，天然氣輸送管道正向著(zhù)大型化、復雜化的網(wǎng)絡(luò )系統方向發(fā)展。用戶(hù) 的相對位置也沒(méi)有發(fā)生大的改變，為充分利用壓能資源，最大因而，對天然氣集輸管網(wǎng)系統的優(yōu)化進(jìn)行研究具有十分重要的意限度地推遲氣井增壓開(kāi)采的時(shí)間，提高開(kāi)發(fā)效益,高壓管網(wǎng)運行壓義。根據氣田開(kāi)發(fā)階段的不同，以管網(wǎng)投資為目標，提出了管網(wǎng)布力2.0到2.5MPa之間，低壓管網(wǎng)運行壓力1. 5MPa左右,遵循環(huán)狀局優(yōu)化模型，該模型不僅是管道長(cháng)度的函數，還充分考慮了管徑對管網(wǎng)中天然氣的流 向不發(fā)生改變的原則。投資費用的影響。油氣集輸工程是油氣田地面工程的主體工程，也我國所產(chǎn)低壓氣和增壓開(kāi)采所產(chǎn)氣量均計劃供給低壓用戶(hù)，是石油與天然氣生產(chǎn)過(guò)程中得一個(gè)重要環(huán)節，集輸的任務(wù)是收集高壓 氣在通過(guò)輸氣管網(wǎng)輸送滿(mǎn)足“十二五”期間我國大部分地區其自地下開(kāi)采出的原油、天然氣或其混合物，并進(jìn)行分離、轉運、外他各用戶(hù)用氣需求的同時(shí)，補充低壓用戶(hù)供氣量的不足，從而實(shí)現輸。目前國內廣泛采用的是多級集輸流程,所采用的集輸系統管網(wǎng)生產(chǎn) 、管網(wǎng)輸送、用戶(hù)市場(chǎng)的產(chǎn)供銷(xiāo)平衡。主要有放射狀(或稱(chēng)為星形)、枝狀和環(huán)狀，以及這三種得組合形5.天然氣集輸管網(wǎng)系統存在問(wèn)題分析及解決措施式。網(wǎng)絡(luò )是由弧與節點(diǎn)組成的總體，網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構問(wèn)題就是確定天然氣實(shí)際外輸量超出了設計外輸量。,每一-作業(yè)區日產(chǎn)天然網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)之間連接關(guān)系以完成某種特定功能的問(wèn)題，若是有向氣量95萬(wàn)方天然氣的日消耗量10萬(wàn)方，剩余 85萬(wàn)方需要外網(wǎng)絡(luò )還要確定弧的方向。與網(wǎng)絡(luò )有關(guān)的組合最優(yōu)化問(wèn)題稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )輸。 然而,壓縮機作為天然氣外輸的核心,其處理能力只有75萬(wàn)最優(yōu)化問(wèn)題,就是在網(wǎng)絡(luò )上找一個(gè)特定的子網(wǎng)絡(luò )，使它的權最小或方，故天然氣的實(shí)際外輸量超出了設計外輸量。各集輸匯管壓力高最大。天然氣管網(wǎng)系統布局優(yōu)化問(wèn)題是指在給定氣源、用戶(hù)位置的出設定壓力, 單井井口回壓升高，能耗增大，產(chǎn)量降低。天然氣集情況下,確定天然氣管道輸送系統的最優(yōu)拓撲結構。輸管網(wǎng)系統是一個(gè)密閉的，復雜的系統。天然氣產(chǎn)量的日益增加2.天然氣管道的現狀發(fā)展趨勢同天然氣消耗量不變之間的矛盾造成南堡作業(yè)區集輸管網(wǎng)系統回目前國內廣泛采用的是多級集輸流程，所采用的集輸系統管壓升高 從而致使井口回壓升高。先導試驗站外輸管線(xiàn)作為南堡作網(wǎng)主要有放射狀、枝狀和環(huán)狀，以及這三種的組合形式。放射狀管業(yè)區天然 氣集輸管網(wǎng)的最終外輸管線(xiàn).管線(xiàn)規格- -定. 外界環(huán)境網(wǎng)按照一-定的要求將若干氣井劃分為一組, 每組設一一個(gè)集氣站,各 - -定，所以可根據水平管線(xiàn)基本方程式如下氣井天然氣通過(guò)集氣管線(xiàn)納入集氣站，再經(jīng)集氣支線(xiàn)、集氣干線(xiàn)進(jìn)單位體積管線(xiàn)的容積不變,實(shí)際外輸情況下,溫度變化不大，入集氣總站。枝狀管網(wǎng)有一條貫穿于氣田的主干線(xiàn)，由干線(xiàn)輸入到也視為不變。 當天然氣管網(wǎng)下游用戶(hù)的用氣量保持不變的情況下，集氣總站。環(huán)狀管網(wǎng)是將集氣干線(xiàn)布置成環(huán)狀，承接沿線(xiàn)集氣站來(lái)外輸天然氣氣量增加。 管線(xiàn)終點(diǎn)壓力增加.故管線(xiàn)起點(diǎn)壓力增加。氣,在環(huán)網(wǎng)上適當的位置引出管線(xiàn)至集氣總站。因此，造成南堡作業(yè)區集輸管網(wǎng)系統回壓升高從而導致各島集輸天然氣正向著(zhù)長(cháng)運距、網(wǎng)絡(luò )化、高鋼級管道鋼、控制管理的自匯管壓力升高 單井井口回壓升高。對天然氣集輸管網(wǎng)系統所存在動(dòng)化和通信技術(shù)、高壓輸送富氣技術(shù)的廣泛應用這些方向發(fā)展。長(cháng)的問(wèn)題進(jìn)行分析. 并根據分析結果對天然氣集輸管網(wǎng)系統進(jìn)行了運距:自70年代以來(lái)，世界上新開(kāi)發(fā)的大型氣田大多數遠離消費優(yōu)化。 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化投產(chǎn)- 號島集輸系統，配合陸岸終端聯(lián)中心，同時(shí)國際天然氣貿易量迅速增加，促使全球輸氣管道向長(cháng)距合站投產(chǎn) ,優(yōu)化油田集輸系統管網(wǎng)運行工藝流程。鑒于輸氣管線(xiàn)幾離的方向發(fā)展。目前在建和計劃建設的許多輸氣管道都是距離較乎 都在粗糙區和混合摩擦區工作這-情況。西方國家廣泛采用輸大的輸氣管道。加大口徑和提高壓力:這一發(fā)展趨勢是與長(cháng)運距一 .氣管線(xiàn)水 力摩阻系數的專(zhuān)用公式，威莫斯公式:若管線(xiàn)規格已知.致的，長(cháng)距離只有在大口徑和大輸量的前提下才能體現其經(jīng)濟性。則可計算出 水力摩阻系數。網(wǎng)絡(luò )化:建設輸氣管網(wǎng),使輸氣系統網(wǎng)絡(luò )化,已成為世界天然氣儲由上述推導得知:在相同的管線(xiàn)規格,相同溫度變化外輸氣運的主要發(fā)展趨勢之-一。高鋼級管道鋼:目前,世界上干線(xiàn)輸氣管量增 加外輸起點(diǎn)壓力同外輸終點(diǎn)壓力的平方差增大。天然氣集輸道均采用高強度合金鋼，以達到減少銅材耗量，降低工程造價(jià)的目管網(wǎng)是 一個(gè)密閉系統，取管線(xiàn)終點(diǎn)單位體積管線(xiàn)作為研究對象可的?？刂乒芾淼淖詣?dòng)化和通信技術(shù):隨著(zhù)管道輸送規模的不斷擴根據 理想氣體狀態(tài)方程。大,對輸送過(guò)程控制盒管理的復雜度也成倍地增加，對管道輸送的6.結論。對天然氣集輸管網(wǎng)系統的規劃、設計等進(jìn)行了優(yōu)化研安全性、可靠性和經(jīng)濟性的要求越來(lái)越高。高壓輸送富氣技術(shù)的廣究。 針對天然氣集輸管網(wǎng)系統的復雜性，提出了采用分級優(yōu)化策泛應用:高壓輸送氣富氣技術(shù)的廣泛應用降低了輸氣成本,增大了略。 根據我國管網(wǎng)系統存在的問(wèn)題，對管網(wǎng)建設工程的發(fā)展進(jìn)行了輸氣量。優(yōu)規劃，為管線(xiàn)建設提供了依據。3.管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的趨勢和最優(yōu)化問(wèn)題的分類(lèi)參考文獻:管網(wǎng)系統優(yōu)化設計正朝向著(zhù)多目標化、模糊優(yōu)化、灰色優(yōu)化、[1]劉賀群 ,余洋。我國天然氣管網(wǎng)發(fā)展現狀和趨勢。當代石油石化,隨機優(yōu)化方向發(fā)展。最優(yōu)化問(wèn)題又可分為:無(wú)約束優(yōu)化與有約束優(yōu)2005,13(12);11-14.化問(wèn)題:線(xiàn)性?xún)?yōu)化與非線(xiàn)性?xún)?yōu)化問(wèn)題連續變量?jì)?yōu)化與離散變量?jì)?yōu)[2]潘 紅立，楊鴻雁,氣田地面集輸管網(wǎng)系統的優(yōu)化設計。油氣儲運，化問(wèn)題，單目標優(yōu)化與多目標優(yōu)化問(wèn)題，確定性?xún)?yōu)化與非確定性?xún)?yōu)2002,21(4):14-18.吟188