行業(yè)科技天然氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計研究袁璐(陜西省天然氣股份有限公司)[摘要]本文簡要敘述天然氣管網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢;提出天然氣化問題: 靜態(tài)優(yōu)化與動態(tài)優(yōu)化問題。無論是城市管道還是長途輸送管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的概念及分類;詳細解釋天然氣管網(wǎng)布局及優(yōu)都是比較綜合。化,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)目前所存在的問題輸管網(wǎng)的規(guī)劃進行研究,得出合理的結(jié)論。由于輸氣管網(wǎng)還沒有形成完善的環(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)計時間不同，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。由于用戶市場壓力需求變化不大，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 的相對位置也沒有發(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(tǒng)的優(yōu)化進行研究具有十分重要的意限度地推遲氣井增壓開采的時間，提高開發(fā)效益,高壓管網(wǎng)運行壓義。根據(jù)氣田開發(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度的函數(shù)，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)低壓氣和增壓開采所產(chǎn)氣量均計劃供給低壓用戶，是石油與天然氣生產(chǎn)過程中得一個重要環(huán)節(jié)，集輸?shù)娜蝿?wù)是收集高壓 氣在通過輸氣管網(wǎng)輸送滿足“十二五”期間我國大部分地區(qū)其自地下開采出的原油、天然氣或其混合物，并進行分離、轉(zhuǎn)運、外他各用戶用氣需求的同時，補充低壓用戶供氣量的不足，從而實現(xiàn)輸。目前國內(nèi)廣泛采用的是多級集輸流程,所采用的集輸系統(tǒng)管網(wǎng)生產(chǎn) 、管網(wǎng)輸送、用戶市場的產(chǎn)供銷平衡。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)存在問題分析及解決措施式。網(wǎng)絡(luò)是由弧與節(jié)點組成的總體，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)問題就是確定天然氣實際外輸量超出了設(shè)計外輸量。,每一-作業(yè)區(qū)日產(chǎn)天然網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間連接關(guān)系以完成某種特定功能的問題，若是有向氣量95萬方天然氣的日消耗量10萬方，剩余 85萬方需要外網(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)化問題稱為網(wǎng)絡(luò)輸。 然而,壓縮機作為天然氣外輸?shù)暮诵?其處理能力只有75萬最優(yōu)化問題,就是在網(wǎng)絡(luò)上找一個特定的子網(wǎng)絡(luò)，使它的權(quán)最小或方，故天然氣的實際外輸量超出了設(shè)計外輸量。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)拓撲結(jié)構(gòu)。輸管網(wǎng)系統(tǒng)是一個密閉的，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)回目前國內(nèi)廣泛采用的是多級集輸流程，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集氣管線納入集氣站，再經(jīng)集氣支線、集氣干線進單位體積管線的容積不變,實際外輸情況下,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，承接沿線集氣站來外輸天然氣氣量增加。 管線終點壓力增加.故管線起點壓力增加。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(tǒng)所存在動化和通信技術(shù)、高壓輸送富氣技術(shù)的廣泛應(yīng)用這些方向發(fā)展。長的問題進行分析. 并根據(jù)分析結(jié)果對天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進行了運距:自70年代以來，世界上新開發(fā)的大型氣田大多數(shù)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(tǒng)，配合陸岸終端聯(lián)中心，同時國際天然氣貿(mào)易量迅速增加，促使全球輸氣管道向長距合站投產(chǎn) ,優(yōu)化油田集輸系統(tǒng)管網(wǎng)運行工藝流程。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)展趨勢是與長運距一 .氣管線水 力摩阻系數(shù)的專用公式，威莫斯公式:若管線規(guī)格已知.致的，長距離只有在大口徑和大輸量的前提下才能體現(xiàn)其經(jīng)濟性。則可計算出 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的主要發(fā)展趨勢之-一。高鋼級管道鋼:目前,世界上干線輸氣管量增 加外輸起點壓力同外輸終點壓力的平方差增大。天然氣集輸?shù)谰捎酶邚姸群辖痄?，以達到減少銅材耗量，降低工程造價的目管網(wǎng)是 一個密閉系統(tǒng)，取管線終點單位體積管線作為研究對象可的。控制管理的自動化和通信技術(shù):隨著管道輸送規(guī)模的不斷擴根據(jù) 理想氣體狀態(tài)方程。大,對輸送過程控制盒管理的復(fù)雜度也成倍地增加，對管道輸送的6.結(jié)論。對天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計等進行了優(yōu)化研安全性、可靠性和經(jīng)濟性的要求越來越高。高壓輸送富氣技術(shù)的廣究。 針對天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，提出了采用分級優(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)我國管網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，對管網(wǎng)建設(shè)工程的發(fā)展進行了輸氣量。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)的趨勢和最優(yōu)化問題的分類參考文獻:管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計正朝向著多目標(biāo)化、模糊優(yōu)化、灰色優(yōu)化、[1]劉賀群 ,余洋。我國天然氣管網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。當(dāng)代石油石化,隨機優(yōu)化方向發(fā)展。最優(yōu)化問題又可分為:無約束優(yōu)化與有約束優(yōu)2005,13(12);11-14.化問題:線性優(yōu)化與非線性優(yōu)化問題連續(xù)變量優(yōu)化與離散變量優(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。油氣儲運，化問題，單目標(biāo)優(yōu)化與多目標(biāo)優(yōu)化問題，確定性優(yōu)化與非確定性優(yōu)2002,21(4):14-18.吟188