天然气集输管网优化研究

中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题目：天然气集输管网优化研究学习中心：河南农业广播电视学校焦作分校奥鹏学习中心年级专业：1003级油气储运工程(油气储运方向)学生姓名：邓磊学号：1080680007指导教师：梁风龙职称：助教导师单位：中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：2013年1月20日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员邓磊1．设计(论文)题目：天然气集输管网优化研究2．学生完成设计(论文)期限：2012年10月18日至2013年2月5日3．设计(论文)课题要求：简要叙述天然气管网的现状及发展趋势；提出天然气管网系统优化设计的概念及分类；详细解释天然气管网布局及优化，包括井组、站址、干支管等的布局及优化；对川西天然气集输管网的规划进行研究，最后得出合理的结论。4．实验（上机、调研）部分要求内容：调研国内外天然气管网现状及发展趋势；调研国内外天然气集输管网的规划及存在的主要问题。5．文献查阅要求：尽量广泛阅读文献，但参考文献不宜过多，在广泛阅读的基础上参考高质量的文献。在参考文献中只列阅读过、在正文中被引用过的中外文献资料。6．发出日期：2012年10月18日7．学员完成日期：2013年1月20日指导教师签名：梁风龙学生签名：邓磊摘要天然气输送管道正向着大型化、复杂化的网络系统方向发展。因而，对天然气集输管网系统的优化进行研究具有十分重要的意义。本文在调研大量的文献资料基础上，系统阐述了天然气集输管网系统优化的发展历史和应用现状，研究了天然气集输管网系统布局优化、结构参数优化等问题。本文根据气田开发阶段的不同，以管网投资为目标，提出了管网布局优化模型，该模型不仅是管道长度的函数，还充分考虑了管径对投资费用的影响。天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统。天然气集输管网系统优化是在油气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题。在固定的管线规格下，保证管线的外输能力，确保管线畅通无阻，解决产气量增加同消耗量不变之间矛盾，都是保障整个天然气集输系统稳定的必要条件。本文通过对数据的分析，对生产运行参数和工艺流程进行优化，有效保证了冀东油田天然气集输地面系统的平稳高效运行。关键词：天然气，管网布局，优化目录第1章天然气管网优化设计概述..........................................................................................11.1天然气管网现状及发展趋势......................................................................................11.1.1天然气管网建设现状........................................................................................11.1.2天然气管道发展趋势........................................................................................31.2天然气管网系统优化设计概述..................................................................................41.2.1管网系统优化设计技术发展趋势....................................................................41.2.2最优化问题的分类............................................................................................4第2章天然气集输管网布局优化..........................................................................................52.1概述..............................................................................................................................52.2井组划分......................................................................................................................52.3站址优化......................................................................................................................52.4干支管网布局优化......................................................................................................6第3章川西天然气集输管网系统的规划研究......................................................................73.1现状及存在的问题......................................................................................................73.1.1川西集输管网系统建设现状............................................................................73.1.2存在的问题........................................................................................................73.2规划的技术原则..........................................................................................................73.2.1井区增压开采与管网输送增压的选择............................................................73.2.2管网系统运行压力和流向的确定....................................................................83.2.3产供销平衡计划................................................................................................8第4章冀东油田南堡天然气集输管网系统实际生产运行情况………………8第5章结论............................................................................................................................11参考文献..................................................................................................................................11致谢..................................................................................................................................131第1章天然气管网优化设计概述近10年来，我国探明天然气储量年均以1.2×1011m3以上的速度增长，年产量以10%以上的速度增长，下游配套建设也在加快进行。以中国石油天然气集团公司为例，截止1998年底，建产能2.18×1010m3，仅为产能的68.8%。同时，由于我国的天然气分布和需求不均，原有的输气管网和储运设施无法满足要求。随着我国对天然气的勘探、开发力度的加强，大力加强天然气管道建设是天然气工业高速发展的迫切要求。1.1天然气管网现状及发展趋势1.1.1天然气集输管网概述目前国内广泛采用的是多级集输流程，所采用的集输系统管网主要有放射状、枝状和环状，以及这三种的组合形式。放射状管网按照一定的要求将若干气井划分为一组，每组设一个集气站，各气井天然气通过集气管线纳入集气站，再经集气支线、集气干线进入集气总站。枝状管网有一条贯穿于气田的主干线，由干线输入到集气总站。环状管网是将集气干线布置成环状，承接沿线集气站来气，在环网上适当的位置引出管线至集气总站。天然气集输网络是由弧与节点组成的总体，网络的拓扑结构问题就是确定网络中节点之间连接关系以完成某种特定功能的问题，若是有向网络还要确定弧的方向。与网络有关的组合最优化问题称为网络最优化问题，就是在网络上找一个特定的子网络，使它的权最小或最大。网络的最优拓扑结构问题也是一类网络最优化问题，求解的是满足给定的最优化准则以及约束条件的网络拓扑结构。可以制定经济最优化准则——最大利润、最小总费用、最低成本等：也可以制定技术最优化准则——最大可靠性、最快动作等。这些最优化准则可以作为选择系统功能和系统发展目标的明确策略。天然气管网系统布局优化问题是指在给定气源、用户位置的情况下，确定天然气管道输送系统的最优拓扑结构。1.1.2天然气管网建设现状（1）国外天然气管网建设现状自60年代以来，全世界已形成了许多洲际、国际、全国性和地区性的天然气输气管网。1998年初，世界天然气输配气管网长度共约5.197×106km，其中北美占42.8%。到1997年末，美国的天然气输配管网已长达1.95×106km（不包括集气管线），其输气2管网占北美地区的87.7%。在拉丁美洲，阿根廷和墨西哥国家石油公司及私人作业者拥有大量管网。这两个国家占该地区输气管网总长度的59.1%，配气管网的90.6%。目前，哥伦比亚的天然气管网也在开发中，现已拥有约1120km输气管网和2500km配气管网。委内瑞拉现在的输气管网长度约6400km。加拿大还拥有横贯全国的泛加输气管道，管道总长8500km。管径从500到1000mmm，年输气量达3×1010m3，是世界上最长的输气管道。早在70年代初期，西欧的天然气输配气管网长度就达到4.14×105km，是世界管网总长的18.8%，到1997年，已攀升至24.2%。西欧的管网为许多国家提供了管网互联，把北部（荷兰）、东部（俄罗斯）和南部（阿尔及利亚）的天然气田与欧洲大陆的消费中心连为一体、1997年中欧、匈牙利和波兰的配气管网占该地区配气管网总长度的57.2%。前苏联在解体之前，它的输气管网长度占世界总长的15.6%。白俄罗斯输气公司拥有5800km的输气管道和14500km的配气管线。非洲的阿尔及利亚和埃及分别拥有5779km和2900km长的输气管道，占该地区的56%。到1997年底，这两个国家的配气管网长度分别达到14100km和9500km。70年代初，中东的天然气管网主要集中在伊朗和伊拉克。1998年伊朗拥有11000km输气管道和43000km配气管网，各占该地区的5