气田管网优化设计-研究

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1、万方数据目录第四章结论与建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．1结j沧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．2建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50攻读学位期间所发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯52VI万方数据第一章绪论第一章绪论1．1研究目的和意义从能量角度定义，天然气是地层中自然存在的烃类和非烃类气体的混合物。从全球范围来看，天然气资源量要远大于石油，具有丰富的资源保障，是一种清洁、高效的化石能源，世界各国越来越重视其开发和利用。在未来5年，中国将迎来天然气的“黄金时代”，对其需求增加将近两倍。根据《2015—2020年中国天然气发电行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》报告显示：预计到2019年，全球范围内液化天然气(LNG)交易量达到4500亿立方米，将增加40％。在中国的能源结构中，

3、煤炭的比例达到约70％，而天然气在能源结构中的比例仅为5．9％。为了减少污染，解决雾霾问题，提高空气质量，中国政府出台了强硬的政策要改善气体环境。根据此前国务院的表述，在一次能源消费结构中，尽可能提高天然气的使用比重，可明显的减少二氧化碳等温室气体以及空气中细颗粒物(PM2．5)的排放量，达到节约能源，减少有害气体排放的目的。为了调整能源结构、实现现代化、强化节能减排，必须提高天然气供应能力。今年4月，国家发改委《关于建立保障天然气稳定供应长效机制的若干意见》提及，到2020年，中国的天然气能源供应能力达到40

4、00亿立方米，力争达到4200亿立方米。中国天然气生产量从2013年的1170亿立方米增加到2019年度的1930亿立方米，增加65％。预计2030年前，天然气在一次能源消费中，将与煤和石油不相上下。天然气的高峰期持续时间比较长，非常规天然气的出现必将支撑天然气继续快速发展，最终超过石油，成为世界消费能源的老大。随着需求量的迅速增加，天然气将成为我国21世纪民用能源的支柱，面对这一形势，如何不断提高我国气田管道的设计和管理水平来获得最大的经济效益是我们石油工作者必须面对和重视的课题。气田集输的目的是为了收集从地

5、下开采出来的天然气及其混合物，并进行分离、转运、外输【l】。集输管网系统是地面工程的主体，起着十分重要的作用。按照工程项目的生命周期过程，气田管网优化研究涵盖了管网的规划、设计、运行管理和改扩建等阶段。气田集输管网的优化设计问题复杂，可以将整个优化可以分为两个部分：(1)确定气田集输管网系统的布局结构。气田集输管网的布局优化主要是确定气田中气井、集气站和天然气处理厂等设施之间的隶属关系和连接方式；(2)在布局优化的基础上进行结构参数的优化设计。确定管网中各管段的管径、壁厚等参数，满足管网的工艺要求；随着天然气资

6、源开发和应用需求增长，天然气输配系统目趋大型化、复杂化。天然气输配系统供气量大，点多面广，其中任意气源、用户、管道或设备的变化都将影响整万方数据西安石油大学硕士学位论文个系统的运行，再加上管网本身的复杂性和气体流动规律的特殊性，使得整个系统的设计管理和调度更加困难，从而加剧了产、供、销间的矛盾。因而迫切需要引入优化技术对复杂的天然气集输系统进行优化设计、优化管理、优化调度以及优化改扩建等，节约投资、提高技术水平和经济效益，以促进国民经济的繁荣发展。气田地面工程的投资主要包括各中间集气站造价、管网系统造价以及运行

7、维护的费用，其中一个集气站的投资预计近数百万元，管网材料费用达到了每公里数万元，进行合计的话，这将是一笔巨大的投资消费。集输系统占整个气田地面建设工程总投资的60％～70％，所以对气田集输管网系统的每一次改进，都将为我们气田建设乃至运行带来巨大的经济效益。常规的设计方法是选择可能的工艺参数进行组合，并优选方案进行比较，得到相对最优的方案。实际上，仅凭经验组合极有可能漏选最优设计的方案，因此在不增加任何投资成本的情况下，合理的使用各种优化方法及模型，把复杂的气田集输管网规划问题转化成优化数学模型，结合天然气集输管

8、网系统的特性，将工程设计与计算机软件设计结合起来，编制出相应的天然气集输管网系统优化软件，来解决气田的最优开发规划问题，可以大大地节省人力、物力和财力。综上所述，气田集输管网优化设计研究意义重大。1．2文献综述1．2．1最优化方法最优化的思想方法最早可以追溯到牛顿(1643年一1727年)、拉格朗日(1736年--1813年)和柯西(1789年一1857年)，柯西最早提出求多元函数最优