Real Pipe-GAS与SPS在新疆天然气管网仿真应用与比较

刘涛（新疆油田油气储运分公司，新疆　克拉玛依　834000）

Real Pipe-GAS与SPS在新疆天然气管网仿真应用与比较

刘涛（新疆油田油气储运分公司，新疆克拉玛依834000）

结合新疆油田公司天然气管网输送工艺，从建模、有效性检验、工况运行、结果读取、计算结果吻合度5个方面分析对比Real Pipe-Gas和SPS软件差异性和准确性。国产化的Real Pipe-Gas更加贴近模拟人员使用，具有易学、易懂、易操作的特点，与SPS软件相比计算结果的比较贴近实际参数，在大型天然气管网仿真运行值得信赖。

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近十年，天然气管道建设快速发展，管道长度和复杂程度日益增加，仿真运行越来越依赖国外SPS和TGNET软件［1］。2010年，大型天然气管网动态仿真软件Real Pipe-Gas国产化成功，缓减了国外软件在技术服务、产品扩展等方面的局限性，为今后国内天然气管道仿真与优化软件的发展奠定了基础［2-3］。

1　新疆油田天然气管网

新疆油田天然气管道共计54条，合计里程1663公里，年输配气能力120亿立方米。管道贯穿北疆地区14个市县、18个团场、140多个村队、70多个供配气点，基本形成环准噶尔盆地的天然气骨干高压输送环网、枝状配气管网和中间的联络管网，主要负责新疆油田稠油热采和北疆地区工业、民生用气。该管网具有多气源、多用户的特点，是密闭的、统一的水力系统，管网中的参数往往牵一发动全身，管网安全调度极其复杂。为了保证管网的安全运行和用户的正常用气，通常采用国际成熟的SPS、TGNET及国内的Real Pipe-Gas软件进行仿真分析。本文浅谈使用Real Pipe-Gas和SPS软件进行新疆油田天然气管网仿真中的认识。

2　软件认识

2.1软件概况

Real Pipe-Gas软件是管道公司在引进、消化、吸收国外仿真软件的基础上，通过深入研究天然气管网拓扑结构的逻辑表征、管道动态仿真模型和仿真运行控制逻辑等关键技术实现仿真软件国产化［2-3］，突破了专业人员使用的弊端，具有岗位操作人员短期培训即可使用的优点。除此之外，个性化定制可以满足不同需求，成为天然气管道运行分析、调控培训的必备工具。

SPS软件是一款国际公认的水力、热力等方面专业软件，主要用于热油管道、成品油管道、天然气管道等流体的多工况的模拟计算。该软件有离线和在线仿真之分，国内已有包括秦京管道在内的多条管道采用SPS软件构成SCADA系统在线模拟［5-6］。

2.2软件操作对比

2.2.1建立模型

Real Pipe-Gas软件通过实物建模窗口的绘图工具条建立实物模型。另外，Real Pipe-Gas软件可以建立站场模型，相对真实地模拟站场设备操作；SPS软件建模方式有两种，既可通过Model Builder建立实物模型，也可通过编写inprep文件实现文本编程建模。

两款软件在文件调用、参数修改、设备操作、过程控制等方面均提供了强大的逻辑控制功能，可以准确模拟各种事故工况下管网的运行状态。SPS软件在intran文件中使用特有的ADL语言实现强大的逻辑控制功能；Real Pipe-Gas软件使用Lua语言编写逻辑控制脚本。

2.2.2有效性检验

两款软件在模型搭建完成后，都需进行有效性检验。通过后即使供配气量不平衡或约束模式设置不合理，都可以进行计算。SPS软件必须有正确的INTRAN引擎文件才能运行，该软件完善一键建立的功能使得使用更加方便。Real Pipe-Gas软件通过内置运行脚本，不需要在运行前进行编写。

2.2.3工况运行

两款软件可随时修改部分参数，使其按照仿真人员要求进行仿真。SPS软件运行后，实物建模窗口使用率较低，所有运行过程操作在TRANS窗口均可以完成，需要模拟人员非常熟悉模型结构和软件运行。另外，SPS软件参数界面包括配置参数和计算结果，通过红绿两色分辨修改项。Real Pipe-Gas与SPS基本相似，不同点在于Real Pipe-Gas运行后建模窗口界面实时显示管内流体走向，双击需要修改的设备可以得到该设备的所有参数。Real Pipe-Gas软件按照配置、设置和结果3个子窗口分类列出模拟人员所需要关注的各项参数，使得操作清晰易懂。

2.2.4结果读取

两款软件均可随时查看管段、分输点、供气点等设备、管段、节点所对应的参数，并可随时根据计算结果终止或调整约定条件，使计算过程快速完成。SPS软件需要定义距离曲线、时间曲线、报表后才能查看或者在SimPlot查看所需要参数随时间、距离变化曲线。Real Pipe-Gas结果读取有多种方式，通过建模窗口批量查看，或利用动态文本框显示，或在建模窗口监视，或自定义参数表格显示。但该软件需要运行期间才能随时查看计算结果，运行停止后计算的结果无法显示。

通过建立模型、有效性检验、工况运行、结果读取4个方面对比两款软件的差异性，发现两款软件非常相似，Real Pipe-Gas软件在使用过程中更贴近模拟人员所需，操作起来比较方便。

3　工程应用

本文以新疆油田天然气管网为例，分别利用Real Pipe-Gas和SPS软件在相同工况下进行仿真，并与实际运行结果对比。由下表可知，两款软件计算结果与实际运行结果相比都有偏差，但偏差都小于4%。另外，Real Pipe-Gas软件偏差率相对较小，吻合度相对较高。

表1　新疆油田天然气管道仿真计算结果对比（压力）

4　结语

Real Pipe-Gas与SPS相比，在建模、有效性检验、工况运行和结果读取4个方面具有易学、易懂、易操作的优势。另外，两款软件在以新疆油田天然气管网输送工艺为例的仿真结果偏差都控制在4%以内，Real Pipe-Gas软件偏差相对较小。国产化的Real Pipe-Gas可用于大型天然气管网仿真模拟，具有十分重要的意义和行业应用拓展前景。

［1］李长俊.天然气管道输送［M］.北京：石油工业出版社，2008：156-185.

［2］郑建国，陈国群，艾慕阳等.大型天然气管网动态仿真研究与实现［J］.计算机仿真，2012，第7期：354-357.

［3］郑建国，宋飞，陈国群等.大型天然气管道仿真软件Real Pipe-Gas研发［J］.油气储运，2011，第30卷第9期：659-662.

［4］李玉星，姚光镇.输气管道设计与管理［M］.东营：中国石油大学出版社，2009：47-53.

［5］Advantica.Stoner Pipeline Simulator（SPS）9.7［Z］.2005.

［6］苏欣，章磊，刘佳等.SPS与TGNET在天然气管网仿真中应用与认识［J］.天然气与石油，2009，27（1）:1-3，10.

刘涛（1983-），工程师，学士；2006年毕业于中国石油大学（北京）；主要从事油气储运研究工作。