油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的現(xiàn)狀分析

安翼 周建萍(蘭州寰球工程有限公司， 甘肅 蘭州 730060)

油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的現(xiàn)狀分析

安翼 周建萍(蘭州寰球工程有限公司， 甘肅 蘭州 730060)

隨著科學(xué)技術(shù)的進步與社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們在生產(chǎn)、生活中對于石油、天然氣等資源的應(yīng)用范圍不斷擴大、需求量不斷增加，這樣的背景下，我國的油氣管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模越來越大，這就提高了對油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的要求，必須加強對油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的研究，并要實現(xiàn)油氣管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進。本文中，筆者主要探討了油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的原則，并分析了我國油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的應(yīng)用現(xiàn)狀，望可以對推動我國油氣事業(yè)的進一步發(fā)展提供幫助。

油氣管網(wǎng)；規(guī)劃設(shè)計方法；現(xiàn)狀

油氣管網(wǎng)建設(shè)是一項涉及到社會民生的重要項目，因此，油氣管網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃方面的問題受到了越來越多的關(guān)注與重視，油氣管網(wǎng)建設(shè)工程是一個持續(xù)性、系統(tǒng)性的研究項目，與此同時，規(guī)劃設(shè)計工作又具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性、廣泛性的特征。實際進行油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的過程中，應(yīng)仔細、認真分析現(xiàn)階段油氣資源的實際供求關(guān)系以及現(xiàn)有油氣管網(wǎng)的基本情況，在此基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化、改進油氣管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以更好地促進我國油氣事業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。

1 油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則

(1)整體性 天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計，一般情況下由地面建設(shè)工程、采氣工程、氣藏工程三個部分的規(guī)劃設(shè)計所構(gòu)成，由此可以看出，規(guī)劃設(shè)計工作涉及到的范圍非常廣、內(nèi)容非常復(fù)雜。這樣的背景下，若是可以在地面建設(shè)工程的設(shè)計規(guī)劃過程中應(yīng)用一些切實有效的、精確的、科學(xué)的數(shù)模軟件，并有效結(jié)合氣藏數(shù)模軟件以及地面建設(shè)工程數(shù)模軟件，便有利于實現(xiàn)天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)化與改進。原因在于，這樣的基礎(chǔ)上，制定氣藏工程規(guī)劃設(shè)計方案的時候，便要考慮氣藏工程規(guī)劃設(shè)計方案受到地面建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計方案影響的大小，從而改變了以往根據(jù)提前確定出的氣藏工程最優(yōu)規(guī)劃設(shè)計方案來制定地面建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計方案、再選擇優(yōu)化方案這種模式下存在的不足與缺陷，

(2)先進性 就現(xiàn)階段我國的輸氣管網(wǎng)基本情況來看，大多數(shù)規(guī)模雖然較小，但卻比較復(fù)雜，若僅是依賴于手工計算、運營經(jīng)驗進行管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計是遠遠不夠的，必須采取各種各樣精確、先進、科學(xué)的油氣管網(wǎng)模擬軟件，對提出的各種管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案進行嚴格的計算、分析，選擇出最符合現(xiàn)實情況的、能夠滿足實際要求的、最佳的管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案[1]。除此之外，也要應(yīng)用一些有效的實時控制軟件來進行管網(wǎng)調(diào)度，實施在線模擬分析、在線計算，以在最大限度上提高管網(wǎng)運行效率與水平，并實現(xiàn)輸氣成本的最小化。

(3)持續(xù)性 油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則便是整體性、先進性，與此同時，也要注重持續(xù)性的原則，也就是說，油氣管網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃過程中，應(yīng)站在綜合、全面的角度上進行考慮。究其原因在于，油氣管網(wǎng)建設(shè)工程是一個持續(xù)性、系統(tǒng)性的研究項目，與此同時，規(guī)劃設(shè)計工作又具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性、廣泛性的特征。對于油氣管網(wǎng)來說，從上游資源至下游用戶，整個過程中有著諸多不確定因素，因此，應(yīng)將油氣管網(wǎng)的設(shè)計規(guī)劃當(dāng)作一個持續(xù)性的工作。

2 我國油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的應(yīng)用現(xiàn)狀

(1)圖論法 隨著經(jīng)濟的發(fā)展與社會的進步，關(guān)于油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方面的研究報道不斷增多，有研究指出，基于油氣管網(wǎng)系統(tǒng)，構(gòu)建一個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型。即，對于輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)來說，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有壓氣站、氣源以及供配氣節(jié)點，兩節(jié)點之間的管道便是網(wǎng)絡(luò)模型的弧，弧長是管道的總投資，在此基礎(chǔ)上，以管道投資最省為油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)化目標(biāo)，求解最優(yōu)管網(wǎng)布局。管道投資函數(shù)未知，這樣的狀況下，將管道投資作為管長線性函數(shù)，不考慮氣體的流向以及流量，求解管網(wǎng)初始布局，兩節(jié)點的直線距離就是邊的權(quán)，從而會得到最短的總弧長，最后再應(yīng)用圖論法中最短生成樹求解的方法進行求解[2]。與此同時，也有研究指出，SI算法是最短總長管網(wǎng)布局求解算法中效果最好的算法。

(2)基于Hopfield的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 Hopfield于1980s對TSP問題進行求解時，對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進行了應(yīng)用，并得到了良好的成果。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法指的是，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中引入符合實際情況的能量函數(shù)，并使能量函數(shù)、問題目標(biāo)函數(shù)一致，良好地確定神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)權(quán)之后，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)始終在發(fā)生著變化，因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能量也處于逐漸減少的過程中，兩者平衡時，便可以獲得局部最優(yōu)解?；贖opfield的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，其基本特征主要包括容錯性、自適應(yīng)性、自組織性，與此同時，還適用于大規(guī)模并行處理的狀況，因此，近年來得到了十分廣泛的應(yīng)用[3]。對輸氣管網(wǎng)，求解布局優(yōu)化問題時，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，還可以實現(xiàn)對維數(shù)障礙問題的良好解決。與此同時，還有研究指出，在以2個城市間油氣管道長度為權(quán)值的基礎(chǔ)上，充分考慮工程實際情況，例如特殊地形、穿跨越等，并考慮路線長度、各管段投資不一定近似線性的狀況，僅憑最短路徑指標(biāo)，進行油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計，具有一定的不確定性與局限性。面對這樣的問題，可將兩點間長度舍棄，確定管網(wǎng)布線參數(shù)為各點間的投資費用，從而對最優(yōu)路線選擇方案進行選擇。

3 結(jié)語

油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，應(yīng)遵循整體性、先進性、持續(xù)性的基本原則，采取圖論法、基于Hopfield的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法，方可提高油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的合理性，從而為推動油氣管網(wǎng)建設(shè)發(fā)揮更好的作用。

[1]解楠.淺析油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的現(xiàn)狀[J].化工管理,2017，(9):215.

[2]張龍飛,董斌.地下油氣管網(wǎng)建設(shè)中的若干地震安全問題淺析——以平陸城區(qū)為例[J].山西地震,2016，(04):27-31.

[3]艾慕陽.大型油氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性若干問題探討[J].油氣儲運,2013，(12):1265-1270.

安翼(1989-)，男,甘肅蘭州人,助理工程師,本科,主要從事油氣儲運配管設(shè)計，管廊設(shè)計，管道應(yīng)力計算等工作。