行業(yè)科技天然氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì);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(zhǎng)途輸送管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念及分類(lèi);詳細(xì)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(duì)我國(guó)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(guī)劃進(jìn)行研究,得出合理的結(jié)論。由于輸氣管網(wǎng)還沒(méi)有形成完善的環(huán)狀管網(wǎng)，輸氣干線的使用[關(guān)鍵詞]天然氣，管道，優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dān)用戶調(diào)峰,壓縮機(jī)工況變化頻繁,管網(wǎng)運(yùn)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。由于用戶市場(chǎng)壓力需求變化不大，天然氣輸送管道正向著大型化、復(fù)雜化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方向發(fā)展。用戶 的相對(duì)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(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)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(yùn)行壓義。根據(jù)氣田開(kāi)發(fā)階段的不同，以管網(wǎng)投資為目標(biāo)，提出了管網(wǎng)布力2.0到2.5MPa之間，低壓管網(wǎng)運(yùn)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(zhǎng)度的函數(shù)，還充分考慮了管徑對(duì)管網(wǎng)中天然氣的流 向不發(fā)生改變的原則。投資費(fèi)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(guó)所產(chǎn)低壓氣和增壓開(kāi)采所產(chǎn)氣量均計(jì)劃供給低壓用戶，是石油與天然氣生產(chǎn)過(guò)程中得一個(gè)重要環(huán)節(jié)，集輸?shù)娜蝿?wù)是收集高壓 氣在通過(guò)輸氣管網(wǎng)輸送滿足“十二五”期間我國(guó)大部分地區(qū)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(zhuǎn)運(yùn)、外他各用戶用氣需求的同時(shí)，補(bǔ)充低壓用戶供氣量的不足，從而實(shí)現(xiàn)輸。目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的是多級(jí)集輸流程,所采用的集輸系統(tǒng)管網(wǎng)生產(chǎn) 、管網(wǎng)輸送、用戶市場(chǎng)的產(chǎn)供銷(xiāo)平衡。主要有放射狀(或稱為星形)、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(tǒng)存在問(wèn)題分析及解決措施式。網(wǎng)絡(luò)是由弧與節(jié)點(diǎn)組成的總體，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問(wèn)題就是確定天然氣實(shí)際外輸量超出了設(shè)計(jì)外輸量。,每一-作業(yè)區(qū)日產(chǎn)天然網(wǎng)絡(luò)中節(jié)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)題稱為網(wǎng)絡(luò)輸。 然而,壓縮機(jī)作為天然氣外輸?shù)暮诵?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(quán)最小或方，故天然氣的實(shí)際外輸量超出了設(shè)計(jì)外輸量。各集輸匯管壓力高最大。天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化問(wèn)題是指在給定氣源、用戶位置的出設(shè)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(tǒng)的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輸管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)密閉的，復(fù)雜的系統(tǒng)。天然氣產(chǎn)量的日益增加2.天然氣管道的現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)同天然氣消耗量不變之間的矛盾造成南堡作業(yè)區(qū)集輸管網(wǎng)系統(tǒng)回目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的是多級(jí)集輸流程，所采用的集輸系統(tǒng)管壓升高 從而致使井口回壓升高。先導(dǎo)試驗(yàn)站外輸管線作為南堡作網(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(qū)天然 氣集輸管網(wǎng)的最終外輸管線.管線規(guī)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(shè)一一個(gè)集氣站,各 - -定，所以可根據(jù)水平管線基本方程式如下氣井天然氣通過(guò)集氣管線納入集氣站，再經(jīng)集氣支線、集氣干線進(jìn)單位體積管線的容積不變,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，由干線輸入到也視為不變。 當(dāng)天然氣管網(wǎng)下游用戶的用氣量保持不變的情況下，集氣總站。環(huán)狀管網(wǎng)是將集氣干線布置成環(huán)狀，承接沿線集氣站來(lái)外輸天然氣氣量增加。 管線終點(diǎn)壓力增加.故管線起點(diǎn)壓力增加。氣,在環(huán)網(wǎng)上適當(dāng)?shù)奈恢靡龉芫€至集氣總站。因此，造成南堡作業(yè)區(qū)集輸管網(wǎng)系統(tǒng)回壓升高從而導(dǎo)致各島集輸天然氣正向著長(zhǎng)運(yùn)距、網(wǎng)絡(luò)化、高鋼級(jí)管道鋼、控制管理的自匯管壓力升高 單井井口回壓升高。對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)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(yīng)用這些方向發(fā)展。長(zhǎng)的問(wèn)題進(jìn)行分析. 并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)距:自70年代以來(lái)，世界上新開(kāi)發(fā)的大型氣田大多數(shù)遠(yuǎn)離消費(fèi)優(yōu)化。 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化投產(chǎn)- 號(hào)島集輸系統(tǒng)，配合陸岸終端聯(lián)中心，同時(shí)國(guó)際天然氣貿(mào)易量迅速增加，促使全球輸氣管道向長(zhǎng)距合站投產(chǎn) ,優(yōu)化油田集輸系統(tǒng)管網(wǎng)運(yùn)行工藝流程。鑒于輸氣管線幾離的方向發(fā)展。目前在建和計(jì)劃建設(shè)的許多輸氣管道都是距離較乎 都在粗糙區(qū)和混合摩擦區(qū)工作這-情況。西方國(guó)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(shì)是與長(zhǎng)運(yùn)距一 .氣管線水 力摩阻系數(shù)的專(zhuān)用公式，威莫斯公式:若管線規(guī)格已知.致的，長(zhǎng)距離只有在大口徑和大輸量的前提下才能體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性。則可計(jì)算出 水力摩阻系數(shù)。網(wǎng)絡(luò)化:建設(shè)輸氣管網(wǎng),使輸氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化,已成為世界天然氣儲(chǔ)由上述推導(dǎo)得知:在相同的管線規(guī)格,相同溫度變化外輸氣運(yùn)的主要發(fā)展趨勢(shì)之-一。高鋼級(jí)管道鋼:目前,世界上干線輸氣管量增 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?shù)谰捎酶邚?qiáng)度合金鋼，以達(dá)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(tǒng)，取管線終點(diǎn)單位體積管線作為研究對(duì)象可的?？刂乒芾淼淖詣?dòng)化和通信技術(shù):隨著管道輸送規(guī)模的不斷擴(kuò)根據(jù) 理想氣體狀態(tài)方程。大,對(duì)輸送過(guò)程控制盒管理的復(fù)雜度也成倍地增加，對(duì)管道輸送的6.結(jié)論。對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)等進(jìn)行了優(yōu)化研安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求越來(lái)越高。高壓輸送富氣技術(shù)的廣究。 針對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，提出了采用分級(jí)優(yōu)化策泛應(yīng)用:高壓輸送氣富氣技術(shù)的廣泛應(yīng)用降低了輸氣成本,增大了略。 根據(jù)我國(guó)管網(wǎng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，對(duì)管網(wǎng)建設(shè)工程的發(fā)展進(jìn)行了輸氣量。優(yōu)規(guī)劃，為管線建設(shè)提供了依據(jù)。3.管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的趨勢(shì)和最優(yōu)化問(wèn)題的分類(lèi)參考文獻(xiàn):管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)正朝向著多目標(biāo)化、模糊優(yōu)化、灰色優(yōu)化、[1]劉賀群 ,余洋。我國(guó)天然氣管網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。當(dāng)代石油石化,隨機(jī)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:線性優(yōu)化與非線性優(yōu)化問(wèn)題連續(xù)變量?jī)?yōu)化與離散變量?jī)?yōu)[2]潘 紅立，楊鴻雁,氣田地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。油氣儲(chǔ)運(yùn)，化問(wèn)題，單目標(biāo)優(yōu)化與多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，確定性優(yōu)化與非確定性優(yōu)2002,21(4):14-18.吟188