王晴戈

重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司渝中分公司 重慶 400013

近年來，我國對于能源的需求不斷增加，使得我國對于能源的開發(fā)和利用有了新的發(fā)展空間。隨著國民環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)化石能源被大眾慢慢冷落。人們對天然氣的需求量日益增加，伴隨這樣的大趨勢，保障天然氣輸送安全的管網(wǎng)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)[1]。集輸官網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用高昂，因此為了實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)優(yōu)化，只能優(yōu)化站點(diǎn)布局、優(yōu)選管徑和壁厚、優(yōu)化站內(nèi)集輸工藝。

1 我國的天然氣集輸管網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

自改革開放以來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源的需求與日俱增，而天然氣作為一種重要的清潔能源，自然成為了我國能源開發(fā)的主要對象。我國的天然氣集輸多是采用的多級(jí)集輸流程，具體主要有以下幾類：1.放射狀集輸管網(wǎng)：依照相關(guān)要求將若干氣井分成一組，每個(gè)組單獨(dú)設(shè)置一個(gè)集氣站，統(tǒng)一通過集氣管線納入集氣站，再經(jīng)支線和干線進(jìn)入到總站；2.枝狀集輸管網(wǎng)：由一條主干線貫穿整個(gè)氣田，通過干線將天然氣輸入到集氣總站；3.環(huán)狀集輸管網(wǎng)：由各個(gè)集氣干線形成環(huán)狀，并在適當(dāng)位置向集氣總站引出管線。整個(gè)天然氣集輸管網(wǎng)，是由無數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)與弧組成的。

2 天然氣管網(wǎng)優(yōu)化原則

（1）運(yùn)行安全性原則。因?yàn)樘烊粴獾奈ｋU(xiǎn)性，集輸官網(wǎng)的安全性要求較高。在管網(wǎng)運(yùn)行工作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守管網(wǎng)安全性原則。具體到管線上主要是管道的溫度、壓力、管材強(qiáng)度等工藝參數(shù)。所有參數(shù)都應(yīng)在安全范圍內(nèi)，才能保障管線的安全運(yùn)行。（2）經(jīng)濟(jì)性原則。在管網(wǎng)建設(shè)時(shí)，成本是管網(wǎng)敷設(shè)最重要的參數(shù)。費(fèi)用主要包括前期建設(shè)的建設(shè)費(fèi)用和后期管理的維護(hù)費(fèi)用。經(jīng)濟(jì)性原則的目的是將錢較為高效的花費(fèi)在管線建設(shè)上，盡量減少資金浪費(fèi)。

3 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化的策略

3.1 關(guān)于拓?fù)涞男问?/h3>

天然氣集輸管網(wǎng)在具體的運(yùn)用過程中主要包括四種拓?fù)湫螒B(tài)，即環(huán)狀管網(wǎng)和樹狀管網(wǎng)以及綜合類管網(wǎng)還有星狀管網(wǎng)。比如通過應(yīng)用枝狀管網(wǎng)的方法來使得天然氣的集輸管網(wǎng)得到優(yōu)化，有效減少各個(gè)集氣站主要的管線成本，讓天然氣的工程逐漸向集約化轉(zhuǎn)變。在這種方式的拓?fù)湫问疆?dāng)中，需要相關(guān)的工作人員對管網(wǎng)具體的圖樣深入分析與探究，對具體的線路進(jìn)行考察等等，還要對連接的方式有效分析和完善，這樣確保布局具有科學(xué)性和合理性。星狀的管網(wǎng)指的是有效使用氣體處理廠，使得集氣干線能夠向周圍的集氣站進(jìn)行輻射與延伸，最后延伸至主要的井口管網(wǎng)。利用這種方法，能夠防止各個(gè)井口和各個(gè)主要的并行管線出現(xiàn)不利的影響，使得整體的天然氣管網(wǎng)能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行。通過實(shí)踐化應(yīng)用的方面進(jìn)行分析，形狀管網(wǎng)的拓?fù)湫问揭话氵m合在氣井區(qū)域中長短軸的長度沒有很大差距的區(qū)域[2]。樹狀管網(wǎng)其布局的方法是通過一個(gè)集氣干線引出另外幾個(gè)支線，進(jìn)而得到一個(gè)具有整體的特點(diǎn)的管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.2 井組優(yōu)化

就現(xiàn)狀而言，我國的天然氣氣田內(nèi)部集輸流程主要有兩種，一種是單井集輸流程，另一種是多井集輸流程，兩者在實(shí)際應(yīng)用中的地質(zhì)條件、地理?xiàng)l件、開發(fā)階段等不同。一般情況下，為了生產(chǎn)及管理方便，對于氣井?dāng)?shù)量多、面積大的天然氣氣田，會(huì)先將之劃分為若干組，再分組進(jìn)行處理；而每組中所包含的具體氣井?dāng)?shù)量，則主要受實(shí)際地質(zhì)條件、地理?xiàng)l件以及生產(chǎn)規(guī)模、井位分布等的影響。所以，若想有效實(shí)現(xiàn)天然氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)先對井組的劃分進(jìn)行優(yōu)化。以往在井組劃分時(shí)，都是在一定的井式和集輸半徑下依照“距離之和最短”的原則進(jìn)行分組，但其并未充分考慮到集氣量及集氣規(guī)模等問題。只有將各氣井劃分到各自的集氣站內(nèi)，才能夠滿足井組合理分布的要求。

3.3 集氣站管網(wǎng)布局優(yōu)化

以往主要是通過樹枝管網(wǎng)連接方式優(yōu)化和中心集氣站選址優(yōu)化這兩部分來達(dá)到集氣站管網(wǎng)布局優(yōu)化的目的。但是，在實(shí)際優(yōu)化處理過程中，往往只是經(jīng)計(jì)算得出最小的流量長度之和，但這個(gè)數(shù)值并不一定就是干線各管段的實(shí)際數(shù)值。雖然考慮了流量分配問題，但也存在著某些集氣站輸往中心站途徑管線距離過長的問題。所以，若想有效優(yōu)化集氣站管網(wǎng)布局，首先要適當(dāng)調(diào)整集氣站的氣體進(jìn)入干線的接入點(diǎn)，確保整個(gè)集氣干線的流量長度之和達(dá)到最小。而集氣總站的選址則要充分考慮到氣田管網(wǎng)的流量分布，避免某管段的流量太過集中，以免增加成本費(fèi)用。另外，各集氣站與集氣總站之間的距離不宜太遠(yuǎn)，最好集氣總站選址在天然氣氣田的中心位置，這樣方便日常維護(hù)和管理[3]。

3.4 管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化分析

管網(wǎng)設(shè)計(jì)需要在集輸管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)際施工的準(zhǔn)備階段來進(jìn)行，需要將天然氣的集輸管網(wǎng)整體情況作為入手點(diǎn)對管網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，最主要的是對集輸管道直徑和管道的壁厚等等進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)和明確，通過有關(guān)的數(shù)學(xué)公式和物理原理等等來明確管道流量的和壓力的具體參數(shù)，得到最科學(xué)的數(shù)據(jù)和信息，以此保證管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本得到控制，利用科學(xué)設(shè)計(jì)來提升經(jīng)濟(jì)效益。此外，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提下還需要不斷改進(jìn)管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，選用最優(yōu)的管理方式，使得管網(wǎng)能夠保持良好的工作狀態(tài)。

3.5 氣田站址優(yōu)化

在天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化中，集氣站數(shù)量和站位的確定也是一項(xiàng)重要內(nèi)容。集氣站的具體數(shù)量，會(huì)直接影響到天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本；而集氣站的站位，則會(huì)直接影響到天然氣集輸管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)布局。氣井、集氣站以及壓縮機(jī)站乃是地面管網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成，一般需依據(jù)地層構(gòu)造確定前兩者，在生產(chǎn)井中間建設(shè)后者。

4 結(jié)語

綜上所述，在天然氣氣田地面工程中，天然氣集輸系統(tǒng)占有較大的比重，所以如何有效優(yōu)化天然氣集輸管網(wǎng)乃是一項(xiàng)重要研究課題。目前我國的天然氣集輸管網(wǎng)主要有放射狀集輸管網(wǎng)、枝狀集輸管網(wǎng)、環(huán)狀集輸管網(wǎng)以及三種形式組合管網(wǎng)這幾種類型，若想實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)在遵循運(yùn)行可靠原則和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)原則的前提下，著重進(jìn)行井組優(yōu)化、氣田站址優(yōu)化以及集氣站管網(wǎng)布局優(yōu)化。