本科毕业优秀论文天然气集输管网优化

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

学习中心：××学习中心

年级专业：网络10秋工商管理

学生姓名：巩长军学号：1061802006

指导教师：刘刚职称：副教授

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：2014 年06 月01 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

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注：此页由指导教师填写

摘要

天然气气田地面集输管网工程是气田的主要工程，也是一项投资比较大、内容复杂的体系。天然气集输管网的优化需要进行研究，即集输流程的井组划分、管网布局与集输场站布局和选址要求相一致、干支管网布局优化等等内容。本文就在查阅大量文章和资料的基础上，对这些优化内容进行了研究，希望本文讨论的内容，可以对集输管网优化的软件开发有点建议，可以同样可以对实际操作过程时存在重要的知道意义。

关键词：天然气，集输管网，优化设计，研究

目录

第1章前言 (1)

第2章天然气管网优化设计概述 (2)

2.1天然气管网现状及发展趋势 (2)

2.1.1 天然气管网建设现状 (2)

2.1.2 天然气管网的发展趋势 (2)

2.2天然气管网系统优化设计概述 (2)

第3章天然气集输管网布局优化 (3)

3.1集输流程的井组划分 (3)

3.2管网布局与集输场站布局和选址要求相一致 (4)

3.3干支管网布局优化 (4)

第4章结论 (4)

参考文献 (6)

致谢 (7)

第1章前言

随着社会的快速发展和人们生活水平的迅速提高，研究以及开发新能源成为人们面临的重要挑战之一。这就要求在满足人类与大自然协调发展的基础上，技术和储藏上也需要满足人类日益增长的需求。天然气是一种比较宝贵的资源，可以在工业和城市中作为优质燃料或原料使用，而且，相比较与其他能源，天然气还有易清洁、高效、环保的明显优势[1]。国际原子能机构完成的关于21世纪世界能源的研究报告，彼得·奥德尔(Peter Ordell)教授曾经指出，大约在21世纪40年时，世界的天然气供应量将会超过目前比较常用的石油和煤炭，跃居世界首位。有相关专家也预测，2040年世界油气总供应量将会达到128.5亿吨油当量,其中天然气所占比重将会比石油需求还要高出4.4%，高达51.1%[2]。随着中东地区的行业发展，天然气将会逐步发展成为一个重要的作用。随着我国“西气东输”工程的建设，我国将拉开了新世纪天然气发展的序幕，于此相关的天然气的开发、开采以及于此相关的一些输气管网的建设也得到了加强。

随着全国各地区气田开发力度的加大以及开采程度的加深，目前拥有的地面集输配系统不能满足需求，其运行的效率也开始逐渐降低，部分集输配系统建设时不够完善的缺点也日益表露出来。如何合理、有效地分配集输压力和流量以及如何确保各地气井正常生产是各气田需要解决的问题之一。

鉴于以上种种原因，本文在调研了国内外有关管网优化技术相关的大量的中外文献和报道，开展了天然气集输管网优化布局相关方面的研究。以期，本文的研究可以对气田集输管网的建设和管理有一定的借鉴作用。

第2章天然气管网优化设计概述

2.1天然气管网现状及发展趋势

2.1.1 天然气管网建设现状

自从60年代以来，全世界中已经形成了很多各大洲、各国家之间、以及全国性和地区性不等的天然输气管网。早在1998年时，世界天然气输配气管网长度约为519.7万 km，其中北美地区约占一半。亚太地区的天然气开发比较晚，但有些国家仍然拥有覆盖面甚广的天然气管网，马来西亚正在建设的半岛天然气将会利用管网为国内的天然气消费奠定基础。

我国也存在一批区域性的管网建设，这为市场开拓奠定了坚实的基础。尤其是在“西气东输”工程建设前,我国石油天然气集团公司的输气管线总长度约为9,972km,初步建成了三类区域性管线:川渝地区的环形管网；陕甘宁气区的放射形管网；各油田建成的一些区域性管网[3]。这些管网和“西气东输”工程的建成及投入使用改善我国能源消费结构、实现国民经济的可持续发展和提高人民的生活水平起到了至关重要的作用。

目前全世界的输气干线仍以每年1.4*104 km的速度增长[4]。

2.1.2 天然气管网的发展趋势

目前，世界上的天然气集输管道发展存在以下趋势[5]：长运距，特别是目前建设和计划的许多输气管道都是距离较大的输气管道，这是国际天然气贸易迅速增长的结果；加大口径和提高压力，长运距决定了需要在大口径和高压力运输的前提下才能体现其经济性，例如，穿越西西里海峡阿一意输气管道最大工作压力已经达到15MPa；输气系统网络化，输气系统网络化已经成为世界天然气储运的主要发展趋势之一；向极地和海上逐渐延伸，目前世界上新开发的大油气区多数分布在北极地区，同时海上油田的开发业使输气管道向海洋延伸。

2.2天然气管网系统优化设计概述

随着定量化的思想逐渐在人们认识自然的过程中变得越来越重要,慢慢的形成了有

关最优化的理论,而这些最优化的理论反过来对实践的巨大推动是随着计算机的大力发展才表现出来的[6]。集输管网的优化是一个多学科相互交叉运用的问题，其中涉及到了最优化、运筹学、图论方面的数学理论、经济效益评价以及如何通过计算机实现优化的问题等等[7]。天然气集输管系统的优化设计主要是解决一下几个问题[8]：（1）布局的优化：确定网络的拓扑形式，即管网连接的形式和布站的方式。（2）位置的优化：合理安排中间站的位置。（3）设计各参数的优化：例如，个管径、壁厚等等实际的参数。将以上几个问题综合起来，将可以得到整个天然气集输网的优化设计方案。

第3章天然气集输管网布局优化

油气集输工程主要是指油气田地面工程的主体工程，也是石油与天然气生产过程中的一个重要环节，集输的任务是收集自地下开采出的原油、天然气或其混合物，并进行分离、转运、外输。集输系统的耗资十分巨大，主要包括管网造价，中间站投资及运行费用，其中一中转站的投资近千万元，管材费用也高达每千米数万元。天然气集输管网优化就是指，在能够满足使用的功能和安全生产的条件下，对天然气集输及处理生产总成本运用一定的技术和方法，使集输管网建设投资及集输生产运行费用在总成本中的影响减到最低的限度[9]。

3.1集输流程的井组划分

在气田内部的集输流程中，根据气田的地质、地理位置及该气田的不同开发阶，可以分为单井和多井集输流程。对于那些面积比较大、井数比较多的气田，通常会划分成若干个小组，最后，每一组的天然气都会在各自的集气站进行汇总，然后进行外输。小组中所含气井数一般是产量较大的为6-10口，产量较小的一般为11-16口，最多不宜超过20口，这些都是根据其所在的地理条件、气田的集气站的生产规模等等决定。

井组最优划分的目标就是保证气井与集气站间的最佳隶属关系，即在一定的井式约束下，把各气井划分为隶属于各自集气站的井组，以使各气井到相应集气站费用最小，各集气站的集气量分布最合理。这样的最优井组划分可以建立数学模型，将实际问题转化成数字模型，并对该数学方程进行求解，这样可以将井组划分以及集输站的位置大致确定下来[10]。这样的数学模型的计算方法可以为井组划分提供一定的理论基础，也许这