输气管网运行能耗分析优化

近十年来,随着天然气管道的大规模建设以及管道沿线天然气市场的逐步开发,面向全国的天然气主干管网正在稳步的建设中,管网的输量将以前所未有的速度快速增长,使得管网系统日益大型复杂化。管网运行能耗作为管道运营的主要成本,能耗管理成为一个越来越迫切的问题,因此运行优化最关键的问题是以管网运行能耗最低为优化目的。     

输气管网的水力可靠性分析方法

输气管网的水力可靠性决定了供气的可靠性和供气质量。现有的输气管网的水力可靠性分析方法对于流量和压力的关系，多采用0-1模式，即把供气可靠性简单分为“供气正常”和“供气中断”两种模式，这与实际情况有较大差异。为此，在供气可靠性研究中增加了“部分供气”模式，并采用3种可靠性特征量即：节点可靠度、体积可靠度和网络可靠度来表征管网的水力可靠性，并介绍了水力可靠性特征量的计算方法，还对实例管网正常工况和事故工况下的供气可靠性进行了分析计算。结果表明：在实际的事故工况中，各节点的供气可靠性均受到影响；离气源点越近，管网节点可靠性越高；离事故点越近，节点可靠性就越低，但输气管网的部分节点依然能够部分满足供气要求。这说明本方法的分析结果更符合输气管网的实际。     

输气管网：四大格局渐织成

西气东输、海气登陆、引进LNG以及俄气南下等项目正在加速筹备和建设,一幅横跨大陆东西、联结沿海、纵贯南北的天然气框架蓝图在2006年呈现出来。又到一年寒冬时。相信不少人对前几年发生在北京、上海等地的天然气供应趋紧状况仍记忆犹新。不过,这种情形今后不会再出现。“随着西气东输投产以及国内各条天然气管道设施的逐步完善,中国的天然气供应将不会出现此前短缺的尴尬。”高级工程师杨建红说。杨建红是中国石油规划总院油气管道     

西南地区天然气输气管网SCADA系统

提高天然气的开发、生产、集输、分配的管理水平是安全生产的重要保证。建设一套先进、可靠的管网SCADA系统是非常必要的。介绍了西南油气田分公司通过国际招标由加拿大metso公司集成,用于输气管网的SCADA系统结构、配置、功能和软件应用等,并对系统的特点进行了阐述。     

川渝输气管网管存控制技术及案例分析

川渝地区输气管网（简称“川渝管网”）管理跨度大,产运销协调难度也较大,利用管存动态监控管理实现临时供气应急对于提高川渝管网调度应急保障能力意义重大。为此,在调研分析的基础上,提出了管存控制的基本思路及技术框架。分析认为：①管存控制的技术关键是准确预测重点保供用户用气量及用气高峰时间、储气管道储气能力的确定及其储气量的合理分配、压力控制参数的确定;②管存控制技术能成功应用的客观条件是储气管道具有足够的储气能力、具有满足输量要求和管存控制要求的气量调配方案。以A地区2010年12月14-16日气温骤降为例,进一步阐述了具体的管存控制方案：用城市燃气用气量对气温的响应特性预测气温骤降时的用气量、用气时不均匀性确定储气管道储气时间;利用TGNET软件模拟确定控制压力;最终确定了气量调配方案,满足了管存控制要求。     

渤西南海底输气管网联合清管技术

渤西南海底输气管网是中国第一个海底输气管网,管网具有距离长、结构复杂、气源多和气质差异大的特点,由于管网节点在海上平台,整体清管难度大,投产以来发生了多次积液和冻堵。为此,针对该管网的特点,分析了管道的沿程温度分布,预测了管道积液量;据此设计了分阶段清管的清管方案,选择了专门研制的泡沫清管球,首次对该管网成功地实施了联合清管作业,共清除积液约170 m3,保障了海底输气管道的安全生产。     

前大—扶余输气管网提压改造

扶余东区天然气用户需求量增加,目前输气管网不能满足新增用气量需求.充分利用已建管线,发挥管道输气能力,对前大—松原—扶余输气管网提压运行改造.通过软件进行管网调整运行参数计算,优化输气管网主管线流程和运行参数.优选出新型多级套筒式调节阀,节能耗电执行器、变送器及控制系统等组成先进仪表自控系统.提压后前大—松原多输气量85×104 m3/d,各个分输站输气量显著提高,提高了输气管网安全性及自动化程度.     

GIS在油田注水管网管理中的应用

油田注水管网的扩大使管网信息量剧增,给管理者带来极大不便。笔者将注水管网专业知识与计算机化的地理空间信息相结合,详细阐述了地理信息系统在注水管网管理中的应用。     

管网在线模拟软件在川渝输气管网的应用

介绍了管网在线模拟软件在提高管道输送效率、优化调配方案上所具有的重要意义和川渝输气管网在线模拟软件的系统构架、主要功能以及应用情况;总结了运行经验,提出了进一步完善该软件的建议。     

天然气管网输配气量优化研究

天然气管网系统管理部门为了明确天然气管网的输气能力和提高天然气管网的利用率，需要对天然气管网系统的输配气量进行优化。为此，以天然气管网系统的最大流量为目标函数，同时考虑了管道强度、节点压力和流量限制等约束条件，建立了天然气管网输配气量优化的数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上，提出了一种由二者结合构成的具有全域搜索、快速收敛和鲁棒性强等特点的混合遗传算法。结合实例，采用这一新算法求解了天然气管网输配气量优化的数学模型。实例优化结果表明，所建立的数学模型和采用的混合遗传算法是可行和有效的，能够对天然气管网系统输配气量的调度运行起到指导作用。     

天然气管网修复补强技术分析

分析了川西天然气管网的特点，介绍了其最初采用的管道修复补强的主要技术：带压补漏和焊接补漏技术。分析发现，这两种方法都属于事后处理措施，为了更好的保证川西地区管线正常运行，决定采用Clockspring复合修复技术。为此，对其基本原理进行了阐述，并对几种技术进行了分析比较，从经济、环境等方面的对比可以看出，Clockspring复合修复技术优于其他技术。     

川西天然气集输管网系统最优规划研究

川西天然气集输管网系统庞大而复杂，而管网最优规划是在气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题，它不仅涉及到从井口到一级集气站，从一级集气站到二级集气站等的管网布置，还涉及到各级和各个集气站的布局。文章针对效益和费用两个目标，建立了川西集输管网系统最优规划的数学模型，并应用资源优化ReO软件进行了仿真计算，得出了川西管网的最优规划方案。该管网系统最优规划研究成果，不仅适用于新建天然气管网系统，还适用于已建管网系统的评价和改造。     

燃气管网动态仿真的研究及应用

研究和了解燃气在管道中的流动，是进行燃气管网系统优化和提高管网输运系统安全性的前提和基础。以流体力学三大守恒方程为基础，建立了等温和非等温条件下的燃气管网稳态和动态仿真理论模型。以有限差分法为基础，得到了上述模型的求解方法，并加入了耗散项，提高了求解方法的稳定性。通过增加初始点和延长出口点的方法，简化了模型的求解。通过在北京六环天然气管网中的初步应用，分别得到了与实际值综合相对误差为1.21％和2.62％的压力和流量仿真值，从而验证了模型及求解方法的可靠性。     

一种新的天然气管网负荷预测方法

对管网负荷的准确预测是保证管网经济安全运行的前提，在总结前人大量的管网负荷预测方法的基础上，提出了基于新鲜度函数的模糊变权重组合预测管网负荷的方法。该方法是单模型预测技术的自然推广，通过将新鲜度函数引入组合预测，可有效地刻画时间序列的变化趋势，从而实现了对模糊自适应变权重组合预测方法的有效改进。改进后的组合预测方法不仅综合利用了各种预测方法的有用信息，而且该最佳组合预测的权系数也是时变的，是一种进一步提高预测精度的方法，具有预测精度高、计算简便的特点。     

FAST Piper集输软件在气田管网分析计算中的应用

天然气集输管网运行状况分析和预测可为气井生产、气量调配、管网调整等提供依据。文章介绍了加拿大Fekete 公司的FAST Piper集输系统分析优化软件的功能、特点以及在气田集输管网分析中的应用步骤及过程。以靖边气田为例，利用该软件对气田生产中的集输系统节点压力预测、多方案计算优化、异常情况下管网运行状况瞬时模拟、环形管网以及配气管网等进行了分析。该软件界面直观，计算准确，基本可以处理天然气集输管网分析中的各类问题，并可有效提高工作效率。     

气田地面集输管网运行优化及其应用研究

国内某些老气田地面集输设备已运行多年，部分旧管道承压能力和集输站集输能力都有所下降，给集输管网运营带来了安全隐患。因此，有必要开展现有设备集输能力优化研究工作，充分利用现有集输设备的工作能力，确保集输管网系统安全、高效地运行，并指导集输设备的更换和改造。在分析集输管网实际运营状况的基础上，以集输管网内天然气最大流量为目标函数，综合考虑集输站工作能力、管道承压能力以及管输系统运行工况条件，建立了气田地面集输管网运行优化数学模型，并采用线性化算法求解了该优化模型。实例分析结果表明，建立的集输管网运行优化模型和采用的优化算法切实可行。此集输管网优化方案既可用于优化该集输管网的日常运营，又可用于指导集输管网的改造和未来规划。     

基于有限元法的输气管道漏磁场分析

漏磁检测是输气管道无损检测的常用方法之一，也是实现管道在役检测的有效方法。建立了输气管道漏磁检测的实体模型和有限元分析的数学模型；推导出适合齐次自然边界条件下泊松方程的有限元方程；通过对输气管道缺陷进行有限元方法分析计算，可知有限元法能分析计算任意形状缺陷的漏磁场，能方便地建立大量形状不同尺寸不一的缺陷识别库，给出了磁场强度矢量图、磁力线分布图和漏磁场分析结果。同时,利用有限元法分析计算了不同尺寸不同形状缺陷的漏磁场，得出了随着缺陷宽度、深度的增加峰峰值也随着增大的结论。分析结果可为缺陷的定量检测打下基础。     

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根据天然气管网的系统特征，阐述了天然气管网中的基本关系式和在天然气管网仿真中的应用方法；讨论了天然气管网静态仿真节点压力法和动态仿真特征线法的原理和仿真系统模型的建立方法。根据这些方法和长期的科研实践，研制了天然气管网静动态仿真软件ＧＡＳ－ＦＬＯＷ。该对管网结构不作，达用于由管道，调压阀，压缩机，气田及众多气源和用户组成的任意环状和枝状管网，实现天然气集，输，配管网的静动态仿真。还介绍了ＧＡＳＦＬ     

输气管道投产置换过程气体混合规律研究

目前国内输气管道置换工艺主要依据人工经验进行，存在较大的盲目性，导致天然气管道投产成本较高，安全风险较大，有必要对输气管线安全投产工艺进行科学、系统的研究，实现输气管道的安全、高效、经济投产模式。文章讨论了现有置换工艺中不同的置换方式，认为不加隔离器的置换方法具有置换效率高、费用低以及安全可靠等优点，是一种有前途的新工艺、新方法。同时，为确保置换过程的安全性，针对置换过程中注氮量确定的盲目性问题，采用模拟试验方法，研究了天然气与氮气、氮气与空气混合段在不同流速和背压下长度的变化规律，从而为确定合理的用氮量提供了理论依据。