气田地面集输管网参数优化设计

吴春霞 代立胜

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气田地面集输管网系统实际运行中可能遇到各种干扰性因素，从而导致其运行过程中出现多种故障和问题，影响气田地面集输管网系统的输送效率，甚至威胁到整个系统的安全稳定运行，对此必须要对气田地面集输管网运行的参数设计优化，而且要确保其能安全地应用[1]。

1 气田集输管网的概述

中国今天的气田集输管网所采取的运行流程是多级集输的体系，组合的形式主要包括三种，第一种为放射状的组合形式、第二种为环状的组合形式、第三种为枝状的组合形式。其中，放射状的组合形式便是将多个气井分别到一组中，设置阀组、采气管线、集气管线、集气站，将气井天然气输送到放射状管网中。之后，经过集气站和集气支线以及干线传输到集气总站。环状的组合形式便是对集气干线进行环状布置，以承接集气站来气。集气环网上设定一个恰当的位置将管线向集气总站引出。枝状管网会设计一个主干线贯穿到气田中，经由干线向集气总站集输。天然气集输网络从组成上来看包括节点和弧，各个节点之间成立毗连干系，将这类干系确定下来，对拓扑布局问题予以解决，这是应重点解决的课题。如果天然气集输网络是有向网络，还需要对弧的方向加以确定。网络优化的问题就是将与网络有关的组合根据运行需要进行优化，将合适的子网络找到之后，让它的权为最大或者是最小。拓扑布局的最优题目中，依照最优化的准则进行，也得满足约束条件。通过将最优化准则制定出来之后，确保利润的最大化，降低使用成本，总体的费用也会有所降低。此外，还可以将经济最优化准则制定出来，作为系统功能选择的对策，使系统运行满足目标要求。

2 气田地面集输管网运行的安全应用

将监测设备装配于集气站内，用来监测气体浓度，并将安全监测系统建设于气体采输现场，以此来维护系统的高效运行，为了防止气体发生泄漏，预防火灾事故，则应及时将现场的相关系统切断，也就是如果发生气体泄漏则可以将井口自动关闭。要想确保基层采输气站以及管理站等的安全，并保证信息、数据等的平稳传输，则应该选择通讯企业的无线通讯网络，让有线系统和无线系统二者有效配合起来，从而达到对生产现场的全方位监督与控制。同时，还要创建一个信息数据库，专门用来监测气体的泄漏等数据，得到阀门切断的相关信号以后，则可以让信号通过无线网络，将信息传输至采输位置的信息管控平台，进而打造出一个数据库系统。在此基础上有必要创建一个安全信息管控平台，可以通过人工模式，将与采输位置的相关安全信息储存在计算机数据系统中，同时，此安全信息管理平台同样凭借动态数据库来得到相关信息，而且能够深人剖析这些信息，并编制成表格与曲线，从中能够分析出油气的泄漏情况，这样就能提前预测泄漏故障，进而采取措施加以预防[2]。

3 气田集输管网的优化

3.1 对井组的优化

气田集输管网运行中，集输的流程要考虑到气田所在地区的地质状况、地域前提、气田的各个开发阶段所存在的差异，就能够将集输的流程划分为两种流程，即单井集输流程、多井集输流程。如果气田的面积较大，井的数量较多，就需要从生产的角度和管理的角度出发，将气井划分多个组。集气站对各自气井的天然气进行汇集处理之后，就可以向下游输送。气井的数量与生产的规模存在着必然联系，这些都与地理环境条件、气井以及集气站存在着必然联系，井位的分布也存在关联性。划分井组的过程当中要到达最优状态，就要在一定井式和集输半径束缚下进行，按照间隔和最短的原则，确定气井与集气站间之间的关系，将各气井划分到所属集气站的井组中，同时还斟酌集气站的集气规模，使各集气站达到均衡的集气量。

3.2 集气站管网的布局结构进行优化

集气站链接到集气总站上，就可以形成气田集输系统，但采用哪一种连接方式则是需要研究的重点问题。依据图论原理分解问题，主要包括两个子问题：第一个问题是对枝状网络连接形式的优化；第二个问题是对中心集气站的地址进行选择。对于树枝管网的连接进行优化，可以使用加权处理的方式，对顶点加权处理，经过计算之后就可以获得流量长度和的最小值，之后获得最小生成数。然而，流量长度和的最小值与集气干线各管段的最小流量长度和的最小值之间不一定是不异的。虽然在中心集气站的地址选择上要对流量的分配问题加以考虑，可以有效地避免管段出现流量非常集中的问题，导致管径过大，投入的资金量就会有所增加。对中心集气站的位置进行选择，将问题加入到第一个问题中，发生最小的生成数的时候，采出气向中心集气站传输的过程中，就需要经由长距离的管线，各个管段的流量长度往往并不会到达最小值。所以，就需要将集气站中的气体输送到集气干线，对于接入点要根据需要做好调整。由此可以使得集气干线的流量长度满足最小管网布局的需要。集气总站的选址问题是非常重要的，在给定的集气站中将—个集气站选定之后，将其作为集气总站，让集气站与集气总站之间的的最大距离达到最小的值[3]。

4 结语

气田地面集输管网的运行优化应该从管网系统的承压能力，集输站的压力与流量等为参照创建一个最大流量目标函数，创建一个集输管网的优化模型，而且要采用多种科学的优化方法，例如：神经网络优化法、主分支网络优化法等，气田地面集输管网的优化模型不仅能够优化管道的运行参数，也能有效优化其中的设备，为管网的深入拓建与改造提供依据。