油氣集輸工程的管網布局優化設計

徐勇 紅巖 李維旻（長慶油田第二采油廠）

油氣集輸系統是在油井和各原油庫之間存在的一種集輸系統，其中也包括兩者相連的管道和中轉站。確定油井和原油庫周圍的壓力、氣體組成和產量的因素，然后按照現有工藝對其進行建設，確保中轉和運輸過程的實現，形成油氣集輸管網布局。

一、油氣集輸工程

一般來說，油氣集輸系統工程是油田地面工程中的重點內容，占有成本的60%～70%，占有整個油田工程成本的近一半，因此要做好管網布局的優化設計，保證工程成。在油氣集輸系統工程中，需要花費過程成本的內容包括油井和原油庫的開發和建設、連接管道、中轉站的建設和其中的生產費用等。在油氣集輸管道的建設中，各類原材料的花費也可達到八位數的消耗，而且油氣集輸系統過程本身就屬于一個能源的消耗工程，所以更好做好管網布局的優化工作，做好工程成本控制工作。目前在油氣集輸過程管網布局中較常采用的方式有星形集輸管網和環形集輸管網。但是由于環形集輸管網在使用的過程中，能有效的減少管道原材料的使用以及各個中轉站的建設，因此對于成本控制工作幫助極大，也是目前較為常用的集輸管網布局方式。

二、油氣集輸工程管網布局優化設計的目的和理論依據

現如今石油開采工作由于油區的開采難度加大，工程成本在逐年提高，因此做好油氣集輸工程管網布局優化設計極為重要。其中最主要的目的就是降低工程成本，因為在油氣集輸工程的管網布局設計中對于各種材料的要求、各油井和中轉站的建設以及運輸管道的長度上都有較高的要求，不能在其中壓縮成本，以免由于材料的劣質或運輸管道的設計不合理導致油氣集輸工程管理出現質量問題和安全問題，既影響石油企業的正常工作運轉，也影響人員的生面安全，同時如果出現問題之后的二次維修，會讓成本比原來更多，基于這些問題考慮，只能在

管網布局設計上減少成本，既不影響管網的質量，又能控制成本。

油氣集輸工程的管網布局設計工作是一個工程量極大、工藝復雜的設計過程，其中設計到的領域有很多，包括油氣集輸過程理論、數學知識和計算機操作等，尤其是近幾年來，計算機的應用對于油氣集輸過程的管網設計更加重要。油氣集輸過程的管網布局設計是根據將要開采石油的種類和性質，再結合油井所在地的位置和環境，設計出最佳的開采和運輸工藝，既能滿足油田的開采要求，又能保證運輸過程的有效性和安全性。在設計過程中，實行最佳的拓撲布局設計。我國的油田開采方式一般都是注水開發，液量變化跨度大，對于產物的性質影響要較大，這樣給設計過程又帶來了更高的要求，在設計過程中，必須找到各個項目間的聯系，保證各設計因素的整體性和合理性，不過在設計的過程中如果只實行人工設計，那么很難保證設計的完整性和準確性，因此需要有計算機軟件來輔助人工設計。

三、油氣集輸工程管網布局優化設計方法

油氣集輸工程管網布局優化設計是一個工作量極大而又工藝復雜的過程，其中需要考慮的因素眾多，如果優化設計需要同時在多個因素間進行，那么很難有所成效，因此需要部分優化，也可以說管網布局的優化問題并不是整體優化過程，而是部分最大優化的過程。具體優化設計可以有以下方面：其一是管網布局的拓撲布局設計，涉及到從油井到原油庫再到各個中轉站之間的聯系問題，所謂拓撲布局，就是有一個專門的網絡結構對其進行描述和設計，保證管道之間的聯系和運轉。其二是各個站點的選址，包括原油庫和中轉站，在選址的時候既要保證該處的位置因素和環境因素符合石油的儲備和中轉，又要保證在最后連接輸油管道的時候有最佳線路。在站點的選址需要考慮的因素有很多，因此并不是隨隨便便就確定位置，既需要到實地勘察，明確其周圍環境是否適合，又要在確定選址之后設計連接線路，保證在線路連接的過程中不會由于距離過遠浪費原材料，增加成本，又要保證長度和壓力之間的平衡，以免出現質量和安全問題，同時也要考慮線路連接的方便性。其三是運輸管道材料的選擇，在選址之后就需要連接運輸管道，保證石油從油井的運輸過程，管道的選擇既要保證運輸過程的安全，也要保證材料的最大使用限度，在不影響運輸質量和安全的前提下，盡量減少成本，那么每一段管道的材料參數上都需要精準計算，包括口徑和厚度以及長度與壓力的關系等。其四是在實際運行過程中的各因素，管網布局最終的目的還是要投入使用，在石油開采和運輸的過程中起到最佳的作用，因此對于實際使用條件的限制將更加嚴格，包括溫度、濕度、壓強和氣體含量和產量等因素，優化設計這些參數才能保證最終的開采和運輸過程的質量和安全，以及總體成本控制。

我國自1998年起，在油氣集輸工程管網布局設計優化中正在逐年取得成效，綜合在管網設計優化過程在我國的發展過程中可以看出，優化方面已經從基本的單一口徑到多元素優化，成本控制水平越來越高，優化方面也越來越全面。不過還是存在著一些問題沒有很好的解決，拓撲布局中總管道長度的確定，設計方案和實際操作中遇到的障礙問題等，這些問題導致的優化設計的不全面，有的時候還會造成工程成本的增加，因此需要相關工作人員不斷努力，在計算機技術飛速發展的基礎上，更加做好油氣集輸工程的管網布局優化設計工作。

結語

綜上所述，油氣集輸工程工藝復雜，而且工作量又極大，因此在管網布局設計的時候有很多的限制條件，到目前為止，并沒有任何一個設計軟件能解決所有在油氣集輸工程管網布局中的問題，本文所做的優化設計也是在目前條件所能允許中指出了基本的優化設計方向和一般方法，希望隨著計算機技術的發展，我們能完全解決在油氣集輸工程管網布局中的設計問題，創造出一款最佳的設計軟件，保證油氣運輸過程的管網布局合理、高效、安全。

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