天然气集输管网优化概述

天然气集输管网优化概述

李文硕

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摘要：由于各行各业对于天然气的需求正在不断增长，其天然气集输则作为中国天然气行业的重要组成部分起到极为关键的作用。而根据目前情况便可看出，国内天然气的运输方式则主要依靠管道，所以对于集输管网的需求来说便极为庞大。因此，为了能够有效确保输气系统的安全性和可靠性，则必须不断对其进行优化和改进。基于以上理论，本文便从实践出发通过有效探讨天然气集输系统的优化措施以促进国内天然气集输业的发展。

关键词：长输管道；天然气系统；集输管网；

1.天然气集输管网概述

对于我国现有的集输方式来说，其主要为多级集输工艺。而集输管网可分为放射集输、枝状集输、环状集输管网等不同集输方式。其中，放射式集输管网需要按有关规定，将多口气井按有关规定划分为一批，每一批为独立一组，通过集中气管道，统一纳入集气站，然后通过分支、主干进入终端；由于分支式集输网络主要运行过程是以一条主干干线穿越整个气田然后将其输送至集气站为主；因此环形集输网络运行便需要指在合适的地点，通过管道将各管道连接到一个集气站。而对于目前天然气集输网络优化来说，其拓扑结构则是目前急需解决的相关重点。因此在实际的管网设计中，应该按照最优原则，对管网进行合理的布置，并确定最佳的网络拓扑结构。

2.天然气集输管网的优化思路

2.1拓扑结构的优化

在天然气集输管网工程当中，各类拓扑结构应有机结合，将管网应根据具体情况进行优化整合处理。另外还需对星形管网、树形管网以及其他形式管网综合利用。同时，应当根据实际情况优化天然气集输结构，降低集输管网成本，达到调节效率的目的。由于我国各地区地貌特征差异较大，因此则十分有必要根据工作区的实际情况充分利用各种构筑物所存在优势，按照“扬长避短”的原则，最大限度地发挥集输管网的经济效益。在运营过程当中，为了能够有效实现环形管网的优化，则必须将干线和支线进行合理布置，并将其有效连接到不同的气站当中。由于此类环形结构能够极大限度地保证管道内的压力平衡，因此则必须令其达到压力稳定并发挥其本身效果。而对于树状管网优化来说，输水管网的规划则必须根据主干道和其他分支结构的原则对其进行更改，并以此减少投资和成本。而由于管道的结构特点会减少分支管道的不均匀性，所以，为了确保其生产和运输的稳定程度，便需在一定程度上令其适应线性分布。另外在优化星形管网系统时，需要对不同的电网布局进行合理规划，并采取各种方式确保输气系统的平稳运行和稳定输送，从而满足管网敷设的相关要求。

2.2布局优化与工艺参数优化

在集输管网优化的过程当中，则必须将管网布置与工艺参数进行有机结合。在优化管网布局时，首先应当确定好集气站的位置，并采用相应的排气网络进行拓扑。对于优化工艺参数来说，则需要从考虑管径、壁厚和保温层厚度等因素出发实现有效调控。而集输管网在进行优化的过程当中应严格遵循总体优化和层次优化两个方向内容。在进行管道的整体优化之时，首先确定好管网的结构，而后配合优化管道的设计参数，将管道的壁厚、管径等纳入考虑范围之列。同时，还需严格遵循成本最低原则。在进行分层优化时，需要从优化管网拓扑，网络拓扑方向入手，并有效实现现有管网连接工作，并将管网的工艺参数作为其优化目标。而如若管网布置生产未能获取其相应工艺参数，长期以来便无法进行相关成本核算，所以，则必须按最小距离对其进行有效展开。而对于天然气集输管网的整体优化过程而言，该方案的设计模式则更为先进合理。其本身与分层优化方案相比，具备总体优化方案更为复杂，求解方法相对简单等相关特点。因此该算法可适用于运行星形管网。而在树状管网的设计当中，则必须充分考虑二者之间的相互关系，并采用层次优化模型对其进行梳理。

2.3管网优化模型的主要求解算法

在集输管网优化过程中，其较为常用的算法有遗传算法、神经网络算法、蚁群算法等。而由于遗传算法具有全局优化能力，能够对不同的管网以及工艺参数进行优化，从而令其具备完整性等相关特点，因此则普遍被使用于优化过程以及工艺参数计算之中。而该方法主要源自达尔文生物进化论，其本身作为一种高效的天然气集输网络优化方法而存在着。所以在树型天然气集输网络规划的过程中，首先需要解决的便是最小生成树问题。同时，还需在解决问题时满足分层管网布置的最优解，并为此求算出更为清晰、快速的全新算法。近年来，基于神经网络内容所衍生出的神经网络算法在天然气集输管网的设计中早已得到了较为广泛的应用，其本身作为一种离散的、连接的神经网络模型，将有效促进神经网络的运算，并对天然气集输管网的优化提供有效研究思路。

3.天然气集输管网优化原则及优化策略

3.1天然气集输管网优化运行可靠原则

由于天然气本身作为一种易燃、易爆的物质，因此对于集输的需求来说则显得尤为突出。所以在天然气集输系统的优化过程当中，应坚持安全可靠的原则。其具体展开方式则需在进行天然气集输管网优化时，尽可能保证集输系统的安全、可靠，并按照其压力、温度及其他技术参数均满足工程的实际需要。只有如此，才能保证集输管道得以安全、稳定。

3.2天然气集输管网优化经济最优原则

在进行天然气集输管道的设计之时，其成本及相关费用作为一个极为重要的问题存在于原则系统当中。而天然气集输系统的造价，对于整个气田的总造价而言都占据着极为关键的一部分。由于其成本主要分为以下两个方面：一是建设成本，其中则包括了建站成本以及管材成本；二是运营成本，其具体包括热力、电力等费用产生，而最为经济的原则便是需要将尽可能地降低集输管道的建设和运营成本作为目标，并通过不断发展从而增加其经济效益。

3.3天然气集输管网井组优化策略

对于气田内部的集输工艺来说，其本身可分为单井和多井两种。而在地质、地理、开发阶段等方面，以上两种采油工艺都具备其各自特点。在通常情况下，应当对数量多、面积大的气田将其分成几个小组，然后按小组进行加工，以便于生产和管理。另外，每一套井的具体数目本身将会取决于实际地质条件、地理条件、生产规模和井位分布。所以若要使天然气集输网络达到最优，则必须首先从优化井群入手。而针对以往井型和集输半径限制情况来看，则主要是按照“最短距离”的原则进行井群划分的，同时还需考虑到集气量以及集气能力等相关问题进行精进。由此可见，为了能够实现井群优化目标，则必须将各个气井分成不同的采气站，从而令其达到合理分配。

4.结语

为了能够满足当前天然气集输系统的运行要求，则十分有必要从优化项目投资入手，并以此实现天然气集输送系统的优化配置工作。而在天然气集输管网优化设计当中，首先则需确定最佳计算目标，而后对管网结构进行优化建立最佳模型，并采用科学合理的方法进行主动求解。在此过程中，不仅要保证优化目标的多样性，还要综合考虑其使用成本和实际技术要求。如若从综合的角度分析，则应从优化网络拓扑入手，并对各种网络结构形式进行有机结合，同时推出相应的天然气集输网络拓扑形式，并结合不同的计算方法以此降低综合运营投资成本。

参考文献：

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