天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化研究

1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化研究 學(xué)習(xí)中心：河南農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校焦作分校奧鵬學(xué)習(xí)中心年級(jí)專業(yè)： 1003級(jí)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程(油氣儲(chǔ)運(yùn)方向) 學(xué)生姓名： 鄧?yán)?學(xué) 號(hào)： 1080680007 指導(dǎo)教師： 梁風(fēng)龍 職 稱： 助教 導(dǎo)師單位： 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間： 2013年 1 月 20日中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書發(fā)給學(xué)員 鄧?yán)?1設(shè)計(jì)(論文)題目： 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化研究 2學(xué)生完成設(shè)計(jì)(論文)期限： 2012 年 10月 18 日至 2013 年2 月5 日 3設(shè)計(jì)(論

2、文)課題要求： 簡(jiǎn)要敘述天然氣管網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；提出天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念及分類；詳細(xì)解釋天然氣管網(wǎng)布局及優(yōu)化，包括井組、站址、干支管等的布局及優(yōu)化；對(duì)川西天然氣集輸管網(wǎng)的規(guī)劃進(jìn)行研究，最后得出合理的結(jié)論。 4實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容： 調(diào)研國(guó)內(nèi)外天然氣管網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；調(diào)研國(guó)內(nèi)外天然氣集輸管網(wǎng)的規(guī)劃及存在的主要問(wèn)題。 5文獻(xiàn)查閱要求：盡量廣泛閱讀文獻(xiàn)，但參考文獻(xiàn)不宜過(guò)多，在廣泛閱讀的基礎(chǔ)上參考高質(zhì)量的文獻(xiàn)。在參考文獻(xiàn)中只列閱讀過(guò)、在正文中被引用過(guò)的中外文獻(xiàn)資料。 6發(fā) 出 日 期： 2012 年 10 月 18 日7學(xué)員完成日期： 2013 年1 月 20 日指導(dǎo)教師簽名：

3、 梁風(fēng)龍 學(xué) 生 簽 名： 鄧?yán)?摘 要天然氣輸送管道正向著大型化、復(fù)雜化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方向發(fā)展。因而，對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行研究具有十分重要的意義。本文在調(diào)研大量的文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化的發(fā)展歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀，研究了天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等問(wèn)題。本文根據(jù)氣田開(kāi)發(fā)階段的不同，以管網(wǎng)投資為目標(biāo)，提出了管網(wǎng)布局優(yōu)化模型，該模型不僅是管道長(zhǎng)度的函數(shù)，還充分考慮了管徑對(duì)投資費(fèi)用的影響。天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)密閉的、復(fù)雜的系統(tǒng)。天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化是在油氣田開(kāi)發(fā)地面工程建設(shè)中必須首先解決的問(wèn)題。在固定的管線規(guī)格下，保證管線的外輸能力，確保管線暢通無(wú)阻，解

4、決產(chǎn)氣量增加同消耗量不變之間矛盾，都是保障整個(gè)天然氣集輸系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件。本文通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)和工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，有效保證了冀東油田天然氣集輸?shù)孛嫦到y(tǒng)的平穩(wěn)高效運(yùn)行。關(guān)鍵詞：天然氣，管網(wǎng)布局，優(yōu)化目 錄第1章 天然氣管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述11.1 天然氣管網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.1.1 天然氣管網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀11.1.2 天然氣管道發(fā)展趨勢(shì)21.2 天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述31.2.1 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)31.2.2 最優(yōu)化問(wèn)題的分類3第2章 天然氣集輸管網(wǎng)布局優(yōu)化42.1 概述42.2 井組劃分42.3 站址優(yōu)化42.4 干支管網(wǎng)布局優(yōu)化4第3章 川西天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)

5、劃研究63.1 現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題63.1.1 川西集輸管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀63.1.2 存在的問(wèn)題63.2 規(guī)劃的技術(shù)原則63.2.1 井區(qū)增壓開(kāi)采與管網(wǎng)輸送增壓的選擇63.2.2 管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力和流向的確定73.2.3 產(chǎn)供銷平衡計(jì)劃7第4章冀東油田南堡天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況8第5章 結(jié)論11參考文獻(xiàn)11致 謝13第1章 天然氣管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述近10年來(lái)，我國(guó)探明天然氣儲(chǔ)量年均以1.21011m3以上的速度增長(zhǎng)，年產(chǎn)量以10%以上的速度增長(zhǎng)，下游配套建設(shè)也在加快進(jìn)行。以中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司為例，截止1998年底，建產(chǎn)能2.181010m3 ，僅為產(chǎn)能的68.8%。同時(shí)，由于我國(guó)的

6、天然氣分布和需求不均，原有的輸氣管網(wǎng)和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施無(wú)法滿足要求。隨著我國(guó)對(duì)天然氣的勘探、開(kāi)發(fā)力度的加強(qiáng)，大力加強(qiáng)天然氣管道建設(shè)是天然氣工業(yè)高速發(fā)展的迫切要求。1.1 天然氣管網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.1.1天然氣集輸管網(wǎng)概述目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的是多級(jí)集輸流程，所采用的集輸系統(tǒng)管網(wǎng)主要有放射狀、枝狀和環(huán)狀，以及這三種的組合形式。放射狀管網(wǎng)按照一定的要求將若干氣井劃分為一組，每組設(shè)一個(gè)集氣站，各氣井天然氣通過(guò)集氣管線納入集氣站，再經(jīng)集氣支線、集氣干線進(jìn)入集氣總站。枝狀管網(wǎng)有一條貫穿于氣田的主干線，由干線輸入到集氣總站。環(huán)狀管網(wǎng)是將集氣干線布置成環(huán)狀，承接沿線集氣站來(lái)氣，在環(huán)網(wǎng)上適當(dāng)?shù)奈恢靡龉芫€至集氣總站。天

7、然氣集輸網(wǎng)絡(luò)是由弧與節(jié)點(diǎn)組成的總體，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問(wèn)題就是確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間連接關(guān)系以完成某種特定功能的問(wèn)題，若是有向網(wǎng)絡(luò)還要確定弧的方向。與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的組合最優(yōu)化問(wèn)題稱為網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化問(wèn)題，就是在網(wǎng)絡(luò)上找一個(gè)特定的子網(wǎng)絡(luò)，使它的權(quán)最小或最大。網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問(wèn)題也是一類網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化問(wèn)題，求解的是滿足給定的最優(yōu)化準(zhǔn)則以及約束條件的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？梢灾贫ń?jīng)濟(jì)最優(yōu)化準(zhǔn)則最大利潤(rùn)、最小總費(fèi)用、最低成本等：也可以制定技術(shù)最優(yōu)化準(zhǔn)則最大可靠性、最快動(dòng)作等。這些最優(yōu)化準(zhǔn)則可以作為選擇系統(tǒng)功能和系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)的明確策略。天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化問(wèn)題是指在給定氣源、用戶位置的情況下，確定天然氣管道輸送系統(tǒng)的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

8、。1.1.2 天然氣管網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀（1）國(guó)外天然氣管網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀自60年代以來(lái)，全世界已形成了許多洲際、國(guó)際、全國(guó)性和地區(qū)性的天然氣輸氣管網(wǎng)。1998年初，世界天然氣輸配氣管網(wǎng)長(zhǎng)度共約5.197106 km，其中北美占42.8%。到1997年末，美國(guó)的天然氣輸配管網(wǎng)已長(zhǎng)達(dá)1.95106 km（不包括集氣管線），其輸氣管網(wǎng)占北美地區(qū)的87.7%。在拉丁美洲，阿根廷和墨西哥國(guó)家石油公司及私人作業(yè)者擁有大量管網(wǎng)。這兩個(gè)國(guó)家占該地區(qū)輸氣管網(wǎng)總長(zhǎng)度的59.1%，配氣管網(wǎng)的90.6%。目前，哥倫比亞的天然氣管網(wǎng)也在開(kāi)發(fā)中，現(xiàn)已擁有約1120km輸氣管網(wǎng)和2500km配氣管網(wǎng)。委內(nèi)瑞拉現(xiàn)在的輸氣管網(wǎng)長(zhǎng)度約640

9、0km。加拿大還擁有橫貫全國(guó)的泛加輸氣管道，管道總長(zhǎng)8500km。管徑從500到1000mmm，年輸氣量達(dá)31010m3 ，是世界上最長(zhǎng)的輸氣管道。早在70年代初期，西歐的天然氣輸配氣管網(wǎng)長(zhǎng)度就達(dá)到4.14105 km，是世界管網(wǎng)總長(zhǎng)的18.8%，到1997年，已攀升至24.2%。西歐的管網(wǎng)為許多國(guó)家提供了管網(wǎng)互聯(lián)，把北部（荷蘭）、東部（俄羅斯）和南部（阿爾及利亞）的天然氣田與歐洲大陸的消費(fèi)中心連為一體、1997年中歐、匈牙利和波蘭的配氣管網(wǎng)占該地區(qū)配氣管網(wǎng)總長(zhǎng)度的57.2%。前蘇聯(lián)在解體之前，它的輸氣管網(wǎng)長(zhǎng)度占世界總長(zhǎng)的15.6%。白俄羅斯輸氣公司擁有5800km的輸氣管道和14500km的

10、配氣管線。非洲的阿爾及利亞和埃及分別擁有5779km和2900km長(zhǎng)的輸氣管道，占該地區(qū)的56%。到1997年底，這兩個(gè)國(guó)家的配氣管網(wǎng)長(zhǎng)度分別達(dá)到14100km和9500km。70年代初，中東的天然氣管網(wǎng)主要集中在伊朗和伊拉克。1998年伊朗擁有11000km輸氣管道和43000km配氣管網(wǎng)，各占該地區(qū)的51.9%.到了80年代初，沙特阿拉伯的集氣管網(wǎng)master gas system開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。現(xiàn)在，它的管網(wǎng)總長(zhǎng)已達(dá)到11000km，其中配氣管線長(zhǎng)9000km。亞太地區(qū)天然氣開(kāi)發(fā)時(shí)間不長(zhǎng)，但有些國(guó)家，如澳大利亞、日本和巴基斯坦擁有覆蓋面甚廣的天然氣管網(wǎng)。馬來(lái)西亞正在建設(shè)的半島天然氣利用管網(wǎng)將為

11、國(guó)內(nèi)的天然氣消費(fèi)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前世界輸氣干線仍以每年1.4104 km的速度增長(zhǎng)。（2）國(guó)內(nèi)天然氣管網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀我國(guó)一批區(qū)域性管網(wǎng)建設(shè)，為市場(chǎng)開(kāi)拓奠定了基礎(chǔ)。在“西氣東輸”工程建設(shè)前，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司輸氣管線總長(zhǎng)度為9972km，初步建成了三類區(qū)域性管網(wǎng)=線：川渝地區(qū)的環(huán)形管網(wǎng)；陜甘寧氣區(qū)的放射形管網(wǎng)；各油田建成的一些區(qū)域性管網(wǎng)。這些管網(wǎng)和“西氣東輸”工程的建成及投入使用改善我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可是續(xù)發(fā)展和提高人民的生活水平起到了至關(guān)重要的作用。川渝地區(qū)是我國(guó)天然氣運(yùn)輸業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)。20世紀(jì)70年代后，繼戚成線、瀘戚線、臥渝線后，于1989年建成了從渠縣至成都的半環(huán)輸氣干

12、線（北干線）。這標(biāo)志著四川天然氣環(huán)形管網(wǎng)已形成，這是我國(guó)第一區(qū)域性環(huán)形管網(wǎng)系統(tǒng)，基本上具備了向用戶安全、平穩(wěn)供氣的能力。歷經(jīng)40年的發(fā)展，川渝地區(qū)天然氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施配套已形成較完善的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。迄今為止，已建成連接四川、重慶等地區(qū)的輸氣管道約6500km，占全國(guó)天然氣管線總長(zhǎng)度的26%。陜京線是我國(guó)第一條陸上大口徑高壓輸氣管道，1997年建成投產(chǎn)，主要目標(biāo)市場(chǎng)是以京津?yàn)橹鞯沫h(huán)渤海地區(qū)。2003年完成對(duì)陜京線的擴(kuò)容改造，增建了靈丘壓氣站，使管道輸氣能力提高。忠武線是為充分利用川渝地區(qū)天然氣資源呵呵滿足中南地區(qū)用氣市場(chǎng)需求而修建的一條川氣東輸出川管道。西氣東輸管道工程是我國(guó)第一條趕超世界先進(jìn)水平的陸

13、上大口徑高壓輸氣管道，主要目標(biāo)市場(chǎng)是河南、江蘇、浙江、上海等中東部地區(qū)。為保證供氣安全，在冀、魯、蘇地區(qū)已開(kāi)始建設(shè)西氣東輸與陜京二線的聯(lián)絡(luò)線冀寧聯(lián)絡(luò)管道，這是我國(guó)第一條以聯(lián)絡(luò)為主要目的的天然氣管道。同時(shí)，用于調(diào)峰的地下儲(chǔ)氣庫(kù)也在建設(shè)之中。但是，由于我國(guó)的天然氣分布和需求不均，現(xiàn)有的輸氣管網(wǎng)和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施無(wú)法滿足要求。因此，大力加強(qiáng)天然氣管道建設(shè)是天然氣工業(yè)高速發(fā)展的迫切要求。1.1.2 天然氣管道發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前世界的輸氣管道發(fā)展的總趨勢(shì)：長(zhǎng)運(yùn)距、大口徑高壓力、網(wǎng)絡(luò)化、采用高鋼級(jí)管道鋼、控制管理的自動(dòng)化和通信技術(shù)以及采用高壓輸送富氣技術(shù)。(1)長(zhǎng)運(yùn)距自70年代以來(lái)，世界上新開(kāi)發(fā)的大型氣田大多數(shù)遠(yuǎn)離消費(fèi)

14、中心，同時(shí)國(guó)際天然氣貿(mào)易量迅速增加，促使全球輸氣管道向長(zhǎng)距離的方向發(fā)展。目前在建和計(jì)劃建設(shè)的許多輸氣管道都是距離較大的輸氣管道。(2)加大口徑和提高壓力這一發(fā)展趨勢(shì)是與長(zhǎng)運(yùn)距一致的，長(zhǎng)距離只有在大口徑和大輸量的前提下才能體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性。(3)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)輸氣管網(wǎng)，使輸氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，已成為世界天然氣儲(chǔ)運(yùn)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。(4)高鋼級(jí)管道鋼目前，世界上干線輸氣管道均采用高強(qiáng)度合金鋼，以達(dá)到減少鋼材耗量，降低工程造價(jià)的目的。(5)控制管理的自動(dòng)化和通信技術(shù)隨著管道輸送規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)輸送過(guò)程控制盒管理的復(fù)雜度也成倍地增加，對(duì)管道輸送的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求越來(lái)越高。(6)高壓輸送富氣技術(shù)1.2

15、 天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述1.2.1 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1）多目標(biāo)化；（2）模糊優(yōu)化；（3）灰色優(yōu)化；（4）隨機(jī)優(yōu)化。1.2.2 最優(yōu)化問(wèn)題的分類（1）無(wú)約束優(yōu)化與有約束優(yōu)化問(wèn)題；（2）線性優(yōu)化與非線性優(yōu)化問(wèn)題；（3）連續(xù)變量?jī)?yōu)化與離散變量?jī)?yōu)化問(wèn)題；（4）單目標(biāo)優(yōu)化與多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題；（5）確定性優(yōu)化與非確定性優(yōu)化問(wèn)題；（6）靜態(tài)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)優(yōu)化。第2章 天然氣集輸管網(wǎng)布局優(yōu)化2.1 概述油氣集輸工程是油氣田地面工程的主體工程，也是石油與天然氣生產(chǎn)過(guò)程中得一個(gè)重要環(huán)節(jié)，集輸?shù)娜蝿?wù)是收集自地下開(kāi)采出的原油、天然氣或其混合物，并進(jìn)行分離、轉(zhuǎn)運(yùn)、外輸。目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的是多級(jí)集輸流程，所采

16、用的集輸系統(tǒng)管網(wǎng)主要有放射狀（或稱為星形）、枝狀和環(huán)狀，以及這三種得組合形式。網(wǎng)絡(luò)是由弧與節(jié)點(diǎn)組成的總體，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問(wèn)題就是確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間連接關(guān)系以完成某種特定功能的問(wèn)題，若是有向網(wǎng)絡(luò)還要確定弧的方向。與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的組合最優(yōu)化問(wèn)題稱為網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化問(wèn)題，就是在網(wǎng)絡(luò)上找一個(gè)特定的子網(wǎng)絡(luò)，使它的權(quán)最小或最大。天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化問(wèn)題是指在給定氣源、用戶位置的情況下，確定天然氣管道輸送系統(tǒng)的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.2 井組劃分氣田內(nèi)部的集輸流程根據(jù)氣田的地質(zhì)、地理?xiàng)l件及氣田開(kāi)發(fā)階段的不同可分為單井集輸流程和多井集輸流程。對(duì)于面積較大和井?dāng)?shù)較多的氣田，為了生產(chǎn)和管理上的方便，通常將氣井劃分為若干組，沒(méi)一

17、組氣井的天然氣都在各自的集氣戰(zhàn)進(jìn)行匯集處理后，然后外輸。其各組所含的氣井?dāng)?shù)取決于地理?xiàng)l件、氣井和集氣戰(zhàn)的生產(chǎn)規(guī)模、井位分布等。2.3 站址優(yōu)化在氣田集輸系統(tǒng)工程中，首先遇到的問(wèn)題是如何確定集氣戰(zhàn)的數(shù)目和站位。很顯然集氣戰(zhàn)的多少直接與投資相關(guān)，而且站位的確定又直接影響到整個(gè)氣田集輸管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形成（網(wǎng)絡(luò)布局），而用于集輸?shù)墓芫€投資業(yè)高達(dá)每千米數(shù)萬(wàn)元，管線總的投資一般要占?xì)馓锛斚到y(tǒng)投資的6070%，因此，研究最優(yōu)化集氣站位問(wèn)題具有十分重要的實(shí)際意義。氣田地面集輸系統(tǒng)是由氣井、集氣站、壓縮機(jī)站等部分組成。一般而言，氣井和井位是根據(jù)已探明的地層構(gòu)造，在油藏工程設(shè)計(jì)中確定;集氣站位置一般是建在所轄一組生

18、產(chǎn)井的中間。我國(guó)的油氣田地面集輸系統(tǒng)有二級(jí)布站和三級(jí)布站兩種主要類型。2.4 干支管網(wǎng)布局優(yōu)化（1）樹(shù)枝狀管網(wǎng)的連接方式優(yōu)化；（2）樹(shù)枝狀管網(wǎng)中心站的選址；（3）管網(wǎng)布局的確定；（4）管網(wǎng)布局引入steiner點(diǎn)。第3章 川西天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃研究中石化西南分公司川西天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)是在氣田陸續(xù)發(fā)現(xiàn)并投入開(kāi)發(fā)，站、場(chǎng)逐步形成，用戶不斷增多，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐漸擴(kuò)展、發(fā)展形成的。隨著氣田的滾動(dòng)勘探與開(kāi)發(fā)建設(shè)，管道系統(tǒng)的管齡參差不齊，輸氣能力差異很大；而且，隨著老氣田的枯竭和新氣田的不斷開(kāi)發(fā)及臨時(shí)性的應(yīng)急管線的建設(shè)，使得管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)越來(lái)越復(fù)雜，不僅難以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行、管理目標(biāo)，而且事

19、故時(shí)有發(fā)生。因此，必須對(duì)已建和新建管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃，即在滿足天然氣生產(chǎn)和用戶需求的條件下，使管網(wǎng)系統(tǒng)的投資和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用最省，風(fēng)險(xiǎn)最小。3.1 現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題3.1.1 川西集輸管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀川西天然氣集輸管網(wǎng)所經(jīng)區(qū)域?qū)偎拇ūP地，海拔600m左右，地形以平原和丘陵為主。川西集輸管網(wǎng)系統(tǒng)以新彭管線、新青管線、黃金管線、金青管線、青彭管線等5條輸氣管線為主干線，在川西地區(qū)的德陽(yáng)、廣漢、青白江、彭州、金堂等地區(qū)內(nèi)形成了環(huán)狀輸氣管網(wǎng)，其余輸氣管線均以此環(huán)為依托，向綿竹、綿陽(yáng)、都江堰等地呈放射狀分布，形成了以干線為依托的環(huán)狀和放射狀相結(jié)合的天然氣產(chǎn)、供、銷集輸網(wǎng)絡(luò)。3.1.2 存在的問(wèn)題（1）中江、彭州大邑

20、、川東南井研為等新區(qū)無(wú)外輸管線，將嚴(yán)重制約新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)步伐。（2）袁塔管線、德棉管線腐蝕嚴(yán)重。不具備擴(kuò)展?jié)摿?，滿足不了安縣、綿陽(yáng)地區(qū)的用氣需求。（3）心彭線管徑小，輸量有限，滿足不了沿線天然氣用戶需求和孝一新合氣田深層發(fā)展需要。（4）齊福站新市站管線管徑較小，滿足不了齊福的用氣需求。3.2 規(guī)劃的技術(shù)原則3.2.1 井區(qū)增壓開(kāi)采與管網(wǎng)輸送增壓的選擇由于川西氣田的輸氣管網(wǎng)還沒(méi)有形成完善的環(huán)狀管網(wǎng)，輸氣干線的使用時(shí)間不同，腐蝕程度不同，致使管段的承壓能力也不一樣；而且氣田承擔(dān)用戶調(diào)峰，壓縮機(jī)工況變化頻繁，氣田離用戶也較近，采取井區(qū)增壓開(kāi)采后，管網(wǎng)運(yùn)行壓力可以維持較低狀態(tài)，不需要在輸氣管網(wǎng)上增壓。3

21、.2.2 管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力和流向的確定由于川西用戶市場(chǎng)壓力需求變化不大，氣田與用戶的相對(duì)位置也沒(méi)有發(fā)生大的改變，為充分利用氣田的壓能資源，最大限度地推遲氣井增壓開(kāi)采的時(shí)間，提高氣田開(kāi)發(fā)效益，高壓管網(wǎng)運(yùn)行壓力2.02.5mpa，低壓管網(wǎng)運(yùn)行壓力1.5mpa左右，遵循環(huán)狀管網(wǎng)中天然氣的流向不發(fā)生改變的原則。3.2.3 產(chǎn)供銷平衡計(jì)劃川西氣田所產(chǎn)低壓氣和增壓開(kāi)采所產(chǎn)氣量均計(jì)劃供給川西低壓用戶，高壓氣在通過(guò)川西輸氣管網(wǎng)輸送滿足“十一五”期間川西地區(qū)其他各用戶用氣需求的同時(shí)，補(bǔ)充低壓用戶供氣量的不足，從而實(shí)現(xiàn)氣田生產(chǎn)、管網(wǎng)輸送、用戶市場(chǎng)的產(chǎn)供銷平衡。四、冀東油田南堡天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況冀東

22、油田南堡作業(yè)區(qū)隨著開(kāi)發(fā)的不斷深入，原有的天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的開(kāi)發(fā)需要。為此，本文通過(guò)對(duì)南堡作業(yè)區(qū)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況及問(wèn)題的分析對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)和生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。南堡作業(yè)區(qū)天然氣為原油伴生氣 天然氣集輸處理系統(tǒng)核心在先導(dǎo)試驗(yàn)站，處理能力為8o萬(wàn)方天，各島產(chǎn)出氣量見(jiàn)表11。各島集輸來(lái)液壓力及設(shè)定壓力見(jiàn)表12。2、天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)存在問(wèn)題(1)天然氣實(shí)際外輸量超出了設(shè)計(jì)外輸量。南堡作業(yè)區(qū)日產(chǎn)天然氣量95萬(wàn)方 天然氣的日消耗量10萬(wàn)方剩余85萬(wàn)方需要外輸。然而，壓縮機(jī)作為天然氣外輸?shù)暮诵?，其處理能力只?5萬(wàn)方，故天然氣的實(shí)際外輸量超出了設(shè)計(jì)外輸量。(2)

23、各采油隊(duì)集輸匯管壓力高出設(shè)定壓力，單井井口回壓升高能耗增大產(chǎn)量降低。3、天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)問(wèn)題分析天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)密閉的復(fù)雜的系統(tǒng)。天然氣產(chǎn)量的日益增加同天然氣消耗量不變之間的矛盾造成南堡作業(yè)區(qū)集輸管網(wǎng)系統(tǒng)回壓升高 從而致使井口回壓升高。先導(dǎo)試驗(yàn)站外輸管線作為南堡作業(yè)區(qū)天然氣集輸管網(wǎng)的最終外輸管線管線規(guī)格一定外界環(huán)境一定所以可根據(jù)水平管線基本方程式如下鑒于輸氣管線幾乎都在粗糙區(qū)和混合摩擦區(qū)工作這一情況西方國(guó)家廣泛采用輸氣管線水力摩阻系數(shù)的專用公式，威莫斯公式：若管線規(guī)格已知?jiǎng)t可計(jì)算出水力摩阻系數(shù) 。由上述推導(dǎo)得知：在相同的管線規(guī)格，相同溫度變化 外輸氣量增加 外輸起點(diǎn)壓力同外輸終點(diǎn)壓力的平方差增大。天然氣集輸管網(wǎng)是一個(gè)密閉系統(tǒng)，取管線終點(diǎn)單位體積管線作為研究對(duì)象 可根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程單位體積管線的容積不變，實(shí)際外輸情況下溫度變化不大，也視為不變當(dāng)天然氣管網(wǎng)下游用戶的用氣量保持不變的情況下外輸天然氣氣量增加則n增大 故p增大。管線終點(diǎn)壓力增加故管線起點(diǎn)壓力增加。因此，造成南堡作業(yè)區(qū)集輸管網(wǎng)系統(tǒng)回壓升高 從而導(dǎo)致各島集輸匯管壓力升高 單井井口回壓升高。4、天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。41天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化投產(chǎn)號(hào)島集輸系統(tǒng)，配合陸岸終端聯(lián)合站投產(chǎn)，優(yōu)化南堡油田集輸