基于天然气集输管网优化研究

2017-03-03杨庆亮大港油田天然气公司天津300280

化工管理 2017年27期

关键词：集输管网天然气

杨庆亮（大港油田天然气公司，天津 300280）

基于天然气集输管网优化研究

杨庆亮（大港油田天然气公司，天津 300280）

天然气集输管网系统逐渐向大型化、复杂化、高科技化方向发展。为了对我国未来天然气开发提供一定借鉴，本文主要就滩海油气集输工程、天然气集输管网优化原则、拓扑形式、优化思路、优化模型求解算法等内容进行论述。

天然气；集输管网优化；拓扑形式；求解算法

石油、天然气已经成为了我国重要战略能源，在国家经济建设和社会发展中起到了重要作用。由于我国天然气资源分配不均、各个方面用户需求也具有不一致特点，使得我国现有天然气集输管网无法满足天然气存储需求。为此，应用全新理念和算法来优化天然气集输管网，提高其应用质量和水平成为了关键。

1 滩海油气集输工程

滩海油气集输工程是近些年来我国在近海进行石油、天然气资源开发所应用的一个重要工程项目。这种类型工程主要是采用人工岛、人工井场油气混输或者是进行三相分离器进行处理后进行石油、天然气资源分离的一种形式。人工岛上中央控制器对网络信息技术、计算机技术、人工智能技术、数字监控技术等进行合理化应用，可以实现对天然气资源环保、安全、高效化生产监督。在此不断实践化探索中，摊海人工岛、海底管线、电缆设计与施工等等，渐渐形成了一整套成熟石油天然气工程技术[1]。

2 天然气集输管网优化

2.1 优化原则

为最大程度上降低天然气集输管网成本，需要有关人员对于建站费用、材料费用、运行管理费用等进行优化管理，最终使得工程运行管理过程中系统温度、压力、主要工艺等满足实际工程应用需求。例如：工程应用管网材料需要符合天然气应用气候、地质条件，应用有效化防腐举措来降低主要管网温度，使得其可以达到金属最低工作温度，满足其应用需求。因此，在进行管壁厚度计算中，需要对管道金属材料材质、应用强度充分考虑，应用高质量无缝钢管，进行高质量焊接。

2.2 拓扑形式

天然气集输管网在实践化应用中，主要应用形态有：环状管网、综合类管网、树状管网、星状管网等拓扑形式。例如：应用枝状管网布局方式优化天然气集输管网，有利于使得各个集气站之间主要管线具有降低成本，使得天然气工程向着集约化方向发展。在这种类型拓扑形式中，需要有关人员对管网实际图样进行研究和分析，考察其实际线路等，对其连接方式进行全面性分析，保障了布局合理。而星状管网主要是指充分应用气体处理厂，对集气干线向四周集气站辐射拓展延伸，最终向主要井口管网拓展。通过这种方式，可以避免了各个井口、主要并行管线之间相互影响，保持整个天然气工程管网良好运行。从实践化应用角度来分析，这种类型拓扑形式主要适用在气井区域长短轴长度差距小地区。树状管网布局方式主要是在一个集气干线上引出若干支线，形成一个整体性管网拓扑结构。这种方式具有应用成本低，提高经济效益特点，使得其在众多气田中依然在应用。但是，这种方式不具有良好安全性、稳定性，具有狭窄分布特点，需要在今后应用中不断改进。

2.3 优化思路

专业化人员需要对天然气管网进行以下工作，优化其整体运行。具体来讲，第一，需要对采气管网拓扑结构、集气站位置进行优化，提升管网运行质量和效率。第二，对主要管网应用技术工艺参数优化，提升整个管网应用质量。比如：对主要管网保温层厚度参数、管壁厚度参数、管径参数等等。而优化方法，其一，整体性优化，主要是确定管网拓扑结构中，在管网连接过程中将主要壁厚参数、管径参数等进行充分考虑，降低经济成本。其二，分级优化。这种优化方式，向确定管网拓扑方式，然后在设计施工中对主要指标参数优化，保障整个管网具有良好连接状态。从实践应用角度来分析，整体优化方式比分级优化方式更加合理，具有良好运用价值。

2.4 优化模型求解算法

专业化人员对网络信息技术、计算机技术、人工智能技术、自动化技术等合理化应用，构建起高质量天然气集输管网优化模型，开展合理运算，可以构建起计算机管网应用体系，提高管网管理应用水平。具体来讲，第一，遗传算法。这是一种全优算法，对主要管网布局优化工艺指标参数进行分析，最终对其全局来优化求解。这种方式目前在天然气管网中已经进行了成熟运用，通过合理化编码、对适应度函数、遗传算子、进化策略等优化设计，最终确定了其终止条件。随着时代发展，一些新型算法出现了，如：粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法、混沌算法、人工神经网络算法等等。其中，模拟退火算法主要是在Monte Carlo迭代基础上来求解，在整个天然气管网中优化应用，提高了其运用水平。粒子群算法在计算机系统中随机运行，以历史中最优解方向、当前最优解方向进行有效性搜索，提高了整个天然气管网优化质量和水平[2]。