油气集输工程的管网布局优化设计

徐勇 红岩 李维旻（长庆油田第二采油厂）

油气集输系统是在油井和各原油库之间存在的一种集输系统，其中也包括两者相连的管道和中转站。确定油井和原油库周围的压力、气体组成和产量的因素，然后按照现有工艺对其进行建设，确保中转和运输过程的实现，形成油气集输管网布局。

一、油气集输工程

一般来说，油气集输系统工程是油田地面工程中的重点内容，占有成本的60%～70%，占有整个油田工程成本的近一半，因此要做好管网布局的优化设计，保证工程成。在油气集输系统工程中，需要花费过程成本的内容包括油井和原油库的开发和建设、连接管道、中转站的建设和其中的生产费用等。在油气集输管道的建设中，各类原材料的花费也可达到八位数的消耗，而且油气集输系统过程本身就属于一个能源的消耗工程，所以更好做好管网布局的优化工作，做好工程成本控制工作。目前在油气集输过程管网布局中较常采用的方式有星形集输管网和环形集输管网。但是由于环形集输管网在使用的过程中，能有效的减少管道原材料的使用以及各个中转站的建设，因此对于成本控制工作帮助极大，也是目前较为常用的集输管网布局方式。

二、油气集输工程管网布局优化设计的目的和理论依据

现如今石油开采工作由于油区的开采难度加大，工程成本在逐年提高，因此做好油气集输工程管网布局优化设计极为重要。其中最主要的目的就是降低工程成本，因为在油气集输工程的管网布局设计中对于各种材料的要求、各油井和中转站的建设以及运输管道的长度上都有较高的要求，不能在其中压缩成本，以免由于材料的劣质或运输管道的设计不合理导致油气集输工程管理出现质量问题和安全问题，既影响石油企业的正常工作运转，也影响人员的生面安全，同时如果出现问题之后的二次维修，会让成本比原来更多，基于这些问题考虑，只能在

管网布局设计上减少成本，既不影响管网的质量，又能控制成本。

油气集输工程的管网布局设计工作是一个工程量极大、工艺复杂的设计过程，其中设计到的领域有很多，包括油气集输过程理论、数学知识和计算机操作等，尤其是近几年来，计算机的应用对于油气集输过程的管网设计更加重要。油气集输过程的管网布局设计是根据将要开采石油的种类和性质，再结合油井所在地的位置和环境，设计出最佳的开采和运输工艺，既能满足油田的开采要求，又能保证运输过程的有效性和安全性。在设计过程中，实行最佳的拓扑布局设计。我国的油田开采方式一般都是注水开发，液量变化跨度大，对于产物的性质影响要较大，这样给设计过程又带来了更高的要求，在设计过程中，必须找到各个项目间的联系，保证各设计因素的整体性和合理性，不过在设计的过程中如果只实行人工设计，那么很难保证设计的完整性和准确性，因此需要有计算机软件来辅助人工设计。

三、油气集输工程管网布局优化设计方法

油气集输工程管网布局优化设计是一个工作量极大而又工艺复杂的过程，其中需要考虑的因素众多，如果优化设计需要同时在多个因素间进行，那么很难有所成效，因此需要部分优化，也可以说管网布局的优化问题并不是整体优化过程，而是部分最大优化的过程。具体优化设计可以有以下方面：其一是管网布局的拓扑布局设计，涉及到从油井到原油库再到各个中转站之间的联系问题，所谓拓扑布局，就是有一个专门的网络结构对其进行描述和设计，保证管道之间的联系和运转。其二是各个站点的选址，包括原油库和中转站，在选址的时候既要保证该处的位置因素和环境因素符合石油的储备和中转，又要保证在最后连接输油管道的时候有最佳线路。在站点的选址需要考虑的因素有很多，因此并不是随随便便就确定位置，既需要到实地勘察，明确其周围环境是否适合，又要在确定选址之后设计连接线路，保证在线路连接的过程中不会由于距离过远浪费原材料，增加成本，又要保证长度和压力之间的平衡，以免出现质量和安全问题，同时也要考虑线路连接的方便性。其三是运输管道材料的选择，在选址之后就需要连接运输管道，保证石油从油井的运输过程，管道的选择既要保证运输过程的安全，也要保证材料的最大使用限度，在不影响运输质量和安全的前提下，尽量减少成本，那么每一段管道的材料参数上都需要精准计算，包括口径和厚度以及长度与压力的关系等。其四是在实际运行过程中的各因素，管网布局最终的目的还是要投入使用，在石油开采和运输的过程中起到最佳的作用，因此对于实际使用条件的限制将更加严格，包括温度、湿度、压强和气体含量和产量等因素，优化设计这些参数才能保证最终的开采和运输过程的质量和安全，以及总体成本控制。

我国自1998年起，在油气集输工程管网布局设计优化中正在逐年取得成效，综合在管网设计优化过程在我国的发展过程中可以看出，优化方面已经从基本的单一口径到多元素优化，成本控制水平越来越高，优化方面也越来越全面。不过还是存在着一些问题没有很好的解决，拓扑布局中总管道长度的确定，设计方案和实际操作中遇到的障碍问题等，这些问题导致的优化设计的不全面，有的时候还会造成工程成本的增加，因此需要相关工作人员不断努力，在计算机技术飞速发展的基础上，更加做好油气集输工程的管网布局优化设计工作。

结语

综上所述，油气集输工程工艺复杂，而且工作量又极大，因此在管网布局设计的时候有很多的限制条件，到目前为止，并没有任何一个设计软件能解决所有在油气集输工程管网布局中的问题，本文所做的优化设计也是在目前条件所能允许中指出了基本的优化设计方向和一般方法，希望随着计算机技术的发展，我们能完全解决在油气集输工程管网布局中的设计问题，创造出一款最佳的设计软件，保证油气运输过程的管网布局合理、高效、安全。

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