探究長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設計

方忠，徐勇俊(新地能源工程技術有限公司，河北 廊坊 065001)

0 引言

集輸管網(wǎng)設備系統(tǒng)復雜，在有些企業(yè)的建設過程之中成本巨大，投入大量的資金之后也難以達到設計師預期的效果，導致天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)運行成本較高，并且存在許多的安全隱患。因此我們需要對集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化和設計。經(jīng)濟的迅猛發(fā)展帶動了當?shù)靥烊粴饧敼芫W(wǎng)的數(shù)目增加。天然氣集輸管網(wǎng)絡越來越復雜，使整個系統(tǒng)變得更復雜化，而管道之間常常會由于安裝人員自身技術問題導致管道的交叉和連接存在問題，不僅增加了企業(yè)的經(jīng)濟投入，還影響到后續(xù)工作的進行。油氣田的生產(chǎn)與管理和整個天然氣集輸管網(wǎng)的運行狀態(tài)緊密地聯(lián)系在一起，想要盡可能地保障天然氣輸送的安全性，就需要有關的設計人員根據(jù)實際情況進行考察。優(yōu)化長輸管道的天然氣集輸管網(wǎng)，既要保障集輸管網(wǎng)的建設成本較低，也需要滿足當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的需要，促進居民生活幸福度的提升。

1 長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)設計概述

想要優(yōu)化長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)的設計，我們首先需要對它有一定的了解。天然氣集輸管網(wǎng)的建設難度較大，并且用時時間長，在建設過程之中受到很多因素的影響。因此在氣田開發(fā)地面工程建設過程中，就對施工企業(yè)提出了較高的要求，施工企業(yè)需要具備一定的專業(yè)知識與技能，建設一二級氣站，井口和一級集氣站之間的管網(wǎng)。在建設過程中，需要按照規(guī)范操作，選取質(zhì)量過硬的原材料，技術人員只有做到科學地進行建設，才能夠確保各級集氣站合理布局。倘若由于技術因素影響到集氣站的布局狀況，就會給后續(xù)的運營過程帶來麻煩，增加企業(yè)的經(jīng)濟支出，也不利于長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)的運營。很多地區(qū)由于建筑企業(yè)的技術不過關，導致二次建設的狀況發(fā)生，極大地增加了企業(yè)的經(jīng)濟支出。不僅如此，還給后續(xù)的施工帶來許多的麻煩。因此我們需要優(yōu)化設計長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)的運營，盡可能的提高運營過程之中的安全性，減少給周圍工作人員以及居民帶來危險的可能性。

在優(yōu)化過程之中，設計人員應當實地考察當?shù)氐臓顩r，充分地了解當?shù)氐奶鞖馇闆r以及土壤結構，堅持安全性、經(jīng)濟性等原則。保障長輸管道處于穩(wěn)定運行的狀態(tài)之中。設計人員應當考察當?shù)馗鞣矫娴馁Y源，并且針對該地區(qū)的資源加以利用，促進集輸管網(wǎng)運行經(jīng)濟性的提高。分析當?shù)氐臍夂蛞约肮艿啦季郑谠O計過程之中規(guī)避那些重要的管道，防止對其他管道造成破壞，設計人員針對管網(wǎng)進行全方位地評價。在施工人員施工過程中，也需要設計人員不定期到施工工地進行考察，了解各個環(huán)節(jié)的施工狀況，保障施工效果，能夠按照設計師的要求進行。設計人員還需要提高自己的專業(yè)技能，了解不同類型天然氣管道的參數(shù)以及直徑、管壁厚度等狀況，這樣才能夠更好地針對天然氣集輸管網(wǎng)進行設計，保障集輸管網(wǎng)處于高效的運行狀態(tài)之中。

2 長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設計途徑

2.1 優(yōu)化設置布局

天然氣集輸管網(wǎng)布局是集輸系統(tǒng)規(guī)劃優(yōu)化之中的重要組成部分。設計人員前期針對天然氣集輸系統(tǒng)管網(wǎng)進行設計，科學地優(yōu)化該系統(tǒng)。按照要求，對油氣田井組走線進行合理地布局，幫助他們滿足氣田生產(chǎn)的需求，降低企業(yè)的經(jīng)濟成本，合理地保障現(xiàn)場的安全，建設完成之后能夠滿足企業(yè)外銷供求的情況。在設計過程之中盡可能地減小企業(yè)的經(jīng)濟支出，保障有關施工人員生命的安全性[1]。

2.1.1 天然氣田井組區(qū)域劃分優(yōu)化

在天然氣管道管理過程中，設計人員可以根據(jù)天然氣儲存的資源量，了解當?shù)氐牡乩項l件，將氣井獨立連接管網(wǎng)輸送或多個氣井組合在一起進行集輸。想要提高設備的利用率，促進開采的效率，就可以同時開挖生產(chǎn)的氣井。油氣田規(guī)模較大，在實際開挖的過程中，可以根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的自身情況，將現(xiàn)場的氣井按照地區(qū)進行劃分，保障每一個施工小隊都有任務。讓每個施工小隊的管理人員明確自己的職責，提高自己的專業(yè)知識與技能，加強對油氣田的管理，促進開采的便捷性，提高每個工作人員參與到開采之中的熱情。對同一個井組的開采氣資源運用相同的集輸站進行集輸處理。保障每一個氣井和與之對應的集輸站處在高效安全的工作狀態(tài)之中，保障施工人員的生命安全，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

文章針對氣井和集氣站之間的距離進行研究，希望能夠了解氣井集氣站之間的產(chǎn)量，并且根據(jù)這些內(nèi)容對相關集氣站進行優(yōu)化，保障氣井和井組，集氣站之間的隸屬關系，促進油氣田產(chǎn)量的提高。在優(yōu)化的過程中，需要設計人員運用自己的專業(yè)知識與技能，采用拓撲優(yōu)化的方式對天然氣集輸管網(wǎng)進行優(yōu)化。劃分的結構圖如圖1所示。

圖1 井組劃分優(yōu)化布局

針對上圖進行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)虛線是一種井組劃分布局結構，而其中的實線則是另外一組的布局結構。這兩種結構雖然劃分的形式不同，但都是最優(yōu)秀的井組劃分。圖1之中的集氣站用J1，J2表示。其中1號和2號氣井位置已經(jīng)標注在圖1之上，這兩者與集氣站之間的距離相等，圓圈則代表不同氣井的方位。設計人員在設計的過程中需要了解集氣站的規(guī)模以及企業(yè)平均每天需要輸送的天然氣容量，保障每一個集氣站的氣井數(shù)目較為均勻[2]。

2.1.2 集輸場站選址規(guī)劃優(yōu)化

在對氣田集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程之中，需要對集輸場站進行合理的選址，因為它擔負了氣田天然氣集輸?shù)拇鎯σ约爸修D(zhuǎn)功能。選址完成之后，既要保障輸氣站的位置符合井組的例數(shù)，又需要盡可能的節(jié)約成本，減小輸氣站和其他地方之間的距離，降低企業(yè)的經(jīng)濟支出。一般情況下，天然氣井的位置是固定的，主要根據(jù)安裝之前不同設備設施的位置進行確定。當然，油氣資源的分布以及開采的難易程度也決定了天然氣井的位置，而集氣站的設置一般會選擇同一隸屬氣井位置分布的正中央。氣田集輸場站選址布局優(yōu)化如圖2所示。

2.2 管網(wǎng)設計優(yōu)化

圖2 氣田集輸場站選址布局優(yōu)化

想要對天然氣管網(wǎng)進行優(yōu)化，不僅需要優(yōu)化其布局，還需要優(yōu)化天然氣技術的管網(wǎng)設計。在安裝之前需要設計人員科學地設計管網(wǎng)，了解到不同集輸管道直徑的最佳組合，結合自己的專業(yè)知識與技能以及以往的工作經(jīng)驗，運用不同的理論對管道流量和壓力等參數(shù)進行計算，尋找到最節(jié)省資金、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的設計方案。在計算天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)成本的過程中需要了解不同變量參數(shù)之間的關系，運用連續(xù)變量函數(shù)模型計算最優(yōu)解。將油氣田生產(chǎn)設備設施的布置以及企業(yè)的經(jīng)濟投入進行對比，保障企業(yè)的資金都能夠得到合理地利用。最初進行集輸管網(wǎng)的設計時，一定要秉承著降低企業(yè)經(jīng)濟成本，保障管道安全性的理念，提高整個系統(tǒng)的科學性，尋找到最優(yōu)秀的建設方案。

2.3 管網(wǎng)運行優(yōu)化

天然氣集輸管網(wǎng)運行優(yōu)化是指當天然氣集輸管網(wǎng)建設完成之后，需要后續(xù)有關工作人員針對天然氣集輸管網(wǎng)的運行狀況進行了解，彌補它在運行之中的不足，合理地設置運行參數(shù)，加強對天然氣集輸管網(wǎng)的管理，保障整個管網(wǎng)都處在穩(wěn)定的運行狀態(tài)之中。確保天然氣集輸管網(wǎng)運行過程之中的安全性。后期不斷地修改管道結構以及管道的分布方式，保障在運行過程之中天然氣管網(wǎng)運行的順暢，降低企業(yè)的資金投入。在優(yōu)化過程之中，需要有關工作人員針對天然氣集輸管網(wǎng)的天然氣產(chǎn)量以及運輸量進行合理地考量，充分調(diào)查當時的市場需求，針對天然氣管網(wǎng)內(nèi)部集輸管道氣體壓力進行測定，保障整個天然氣管網(wǎng)的運行過程安全。輸出天然氣數(shù)目較大，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本[3]。

3 結語

天然氣在我們的日常生活中起到了重要的作用，是整個城市甚至工業(yè)發(fā)展中必須運用到的原料以及燃料。只有保障運輸管道的安全性，才能夠順利地運輸天然氣。文章針對長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設計進行論述，幫助大家了解長輸管道天然氣集輸管網(wǎng)設計的有關內(nèi)容，想要更好地促進天然氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化，就需要優(yōu)化設置布局，對天然氣田井組區(qū)域進行劃分和優(yōu)化。對集輸場站選址規(guī)劃進行優(yōu)化，優(yōu)化管網(wǎng)的設計，在管網(wǎng)設計和安裝完成之后，對整個管網(wǎng)的運行狀態(tài)進行優(yōu)化。