徐寶銘

摘 要 進(jìn)入全球化經(jīng)濟(jì)時(shí)代，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，同時(shí)我國(guó)長(zhǎng)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(jì)及優(yōu)化長(zhǎng)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(zhǎng)輸管道；天然氣；集輸管網(wǎng) ；優(yōu)化設(shè)計(jì)

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

隨著我國(guó)不斷擴(kuò)大的天氣開(kāi)發(fā)規(guī)模，我國(guó)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(huì)利用環(huán)狀、枝狀、放射狀等方式，因此，在管道安裝期間會(huì)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(wèn)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(wèn)題，對(duì)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(jì)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(kāi)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(kāi)發(fā)地面工程中，包括了布置由一級(jí)集氣站至二級(jí)集氣站以及由井口至一級(jí)集氣站的管網(wǎng)，同時(shí)也要合理布局各級(jí)集氣站及每個(gè)集氣站。以往，在布局管網(wǎng)及集氣站的過(guò)程中，因?yàn)橛?jì)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(yíng)中難以滿足運(yùn)營(yíng)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(jì)天然氣集輸管網(wǎng)。進(jìn)入經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，我國(guó)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(yíng)成本，提高其安全程度，必須要優(yōu)化設(shè)計(jì)長(zhǎng)輸管道天然氣集輸管網(wǎng)。

優(yōu)化設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)、最優(yōu)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用等。通常情況下，長(zhǎng)輸管道天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)要解決如下幾個(gè)問(wèn)題：

第一，解決布局優(yōu)化問(wèn)題：明確網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑唧w指的就是對(duì)布站方式及管網(wǎng)連接方式進(jìn)行明確。

第二，對(duì)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(gè)子問(wèn)題，設(shè)計(jì)出合理的長(zhǎng)輸管道天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)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(gè)氣井組合及單個(gè)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?xiàng)l件、體質(zhì)條件、天然氣儲(chǔ)存量以及開(kāi)發(fā)水平對(duì)齊分類的。如果油氣田開(kāi)挖生產(chǎn)氣井的數(shù)量相對(duì)較多，規(guī)模相對(duì)較大的話，通常會(huì)將氣井劃分成幾組，在開(kāi)采同組資源的時(shí)候，可以利用同一個(gè)集輸站，確保設(shè)備開(kāi)采的方便性與使用的效率。在最佳的附屬狀況下，對(duì)每個(gè)氣井及相近的集輸站開(kāi)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(zhǎng)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(jì)油藏工程的過(guò)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(jí)布站及三級(jí)布站是當(dāng)前我國(guó)油氣田地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布站的主要方式。在對(duì)集輸站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)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(shù)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(jì)以往天然氣集輸管網(wǎng)的時(shí)候，通常會(huì)利用安置獨(dú)立分離集氣總站和多較差樹(shù)枝網(wǎng)絡(luò)狀連接的方式，設(shè)置長(zhǎng)輸管道天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)。在對(duì)集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析規(guī)劃與優(yōu)化的時(shí)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(duì)干支管網(wǎng)布局的優(yōu)化，通常要思考如下方面：

第一，通過(guò)利用樹(shù)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(shù)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(chǎng)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(shí)候，要依照樹(shù)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(jì)

優(yōu)化長(zhǎng)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(shí)還有對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在安裝長(zhǎng)輸天然氣集輸管網(wǎng)的時(shí)候，要提前科學(xué)設(shè)計(jì)集輸管網(wǎng)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要對(duì)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(jì)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(jì)。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)管網(wǎng)運(yùn)行

在完成對(duì)長(zhǎng)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(guò)設(shè)置科學(xué)的運(yùn)行參數(shù)及管理方式確保長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)輸天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的距離跨度較大，其周?chē)h(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，且因?yàn)榻ㄔO(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(guò)程中存在諸多的安全隱患，這些隱患對(duì)于人們的生命財(cái)產(chǎn)安全都會(huì)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(xiǎn)，是長(zhǎng)輸集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)所要考慮的主要問(wèn)題。本篇文章從集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化、設(shè)計(jì)優(yōu)化及運(yùn)行優(yōu)化三大方面分析了長(zhǎng)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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