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。     

油田集输管网仿真评价及优化研究

喇嘛甸油田进入特高含水期后,集输系统管网的效率普遍降低,能耗升高.为降低集输系统管网运行能耗,通过对集输系统管网结构的分析,建立了管网的矩阵模型,利用连续性方程及能量平衡方程对矩阵模型进行求解,并应用能量平衡模型建立了管网能耗评价系统.通过应用仿真评价系统对集输管网的能耗影响因素进行分析,确定了采用经济管径作为管网评价的方法;并在实际应用中通过将实际管径和经济管径进行对比,确定了需要调整的低效管线;并以能耗最小为目标,提出了集输管网缩小管径及加强保温等优化措施,优化后集输管网能耗大幅降低,实现了集输管网的优化运行     

天然气集输管网稳动态仿真模拟基本原理及应用探索

在天然气的开发和利用过程中,离不开管道系统的输送。为了掌握天然气在管道系统内的运行规律,分析和处理管道系统的事故工况,论证和提出合理的运行方案,研究了“天然气集输管网稳动态仿真模拟软件”。将此软件用于川东气田南雅站至渠县站的集输管网进行仿真分析,模拟计算结果与实测数据正常误差最大为2.6%。     

运行参数对某湿气集输管网积液的影响研究

在湿气集输管网运行过程中,积液会降低管输效率,加剧管道腐蚀,引起管网节点压力升高。针对某气田集输系统建立管网积液模型,通过单因素控制变量法,研究管网输气量、气体质量含液率、集气站出站温度、集气末站进站压力对管网积液量及积液分布的影响效应,通过正交试验设计研究各运行参数对积液的影响程度。研究结果表明,输气量的降低、气体质量含液率的增加、集气站出站温度的降低和集气末站进站压力的上升,均会引起管网积液量和积液管段数量增加。运行参数对积液量的影响从大到小依次为管网输气量、集气末站进站压力、气体质量含液率、集气站出站温度。输气量对积液量的影响最为显著,这将为积液控制提供指导。     

基于粒子群算法原油集输管网优化

随着油田开发进入中后期不断进行井网加密,如何在最大化合理利用已建联合站年处理能力的基础上,尽可能减少投资管网建设,实现新建的计量间和联合站之间原油集输管网的合理分配,寻求以管网造价最小为目标函数,以联合站的最大年处理能力、集输半径和连接方式为约束条件,建立单目标优化模型。根据粒子群算法寻优特点,结合十进制编码,通过适应度函数评价,实现该模型的优化求解。采用遗传算法和粒子群算法分别对某一星状原油集输管网优化问题进行计算对比,结果表明,粒子群算法计算更为简洁,收敛速度也较优,有利于提高集输站利用效率．     

基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法

天然气管网瞬态仿真技术在天然气管网系统调度管理中的作用日益凸显，日益大型化和复杂化的天然气管网对瞬态仿真计算效率提出了更高的要求。为此，提出了基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法，首先将管网模型抽象为站场模型、站间管网模型以及连接点模型；然后以连接站场和站间管网的连接点压力为基础变量，求解连接点流量的通解，重构站间管网的仿真模型，降低站间管网模型的方程组维度；随后以重构的站间管网仿真模型为基础，构建天然气管网系统瞬态仿真模型；最后分别针对压缩机转速缓慢变化和压缩机快速停机2种工况，对比分析了新算法的计算精度及计算效率。研究结果表明：(1)断裂降维新算法计算精度较高，压缩机出口压力和用户压力的相对误差均小于0.1%；(2)断裂降维新算法的计算效率高，与非线性方程组求解方法相比，2种工况下的加速比最快达到了17.3与12.2；(3)断裂降维新算法的加速比与管网系统瞬态仿真模型的方程组维度呈线性关系，方程组维度越高，加速比越大，即管网模型越复杂，其计算加速效果越明显。结论认为，该新方法在不影响计算精度的条件下提高了计算速度，对于提高复杂天然气管网系统的瞬态仿真计算效率具有重要的理论价值...     

油田流体管网系统稳态通用仿真模型

油田流体管网系统包括原油集输系统、注水系统、供水系统和天然气集输系统,建立仿真模型是对系统进行仿真模拟的关键.在油田生产许可范围内,应用流体力学和热力学的理论,对油田流体管网系统中的各种管线建立单元模型;根据节点流量平衡原理,应用有限元的思想,将单元矩阵方程拼装成管网系统总体方程组,从而建立油田流体管网系统稳态通用仿真模型,实现仿真模型的统一解算.     

高含硫气田集输系统增压模式优化研究屈丹龙

随着高含硫气田的持续开发,气井井口压力逐步低于集输压力,亟需实施集输系统增压运行。采用OLGA软件,以气液两相流、压降预测、耦合传热理论为基础,针对高含硫气田集输管网高程差、气体组分、液气比、管网全尺寸参数等工况条件,建立了复杂山地高含硫湿气集输系统生产运行的数值模型,以集输系统生产历史数据为基础,验证模型准确性并进行修正。考虑单井、多井或单线配置压缩机等情况,根据开发预测的各井压力变化情况,计算集输管网的压力分布及系统能耗,重点分析了单站增压、区域+单站增压、集输干线增压三种模式,最终优选出高含硫气田集输系统增压模式。     

原油集输系统流体介质数学模型及仿真平台

数学模型是建立集输系统仿真平台的理论基础,其建立包括流体介质基本物性数学模型、水力热力数学模型,及站外管网、站内工艺设备的数学模型。原油集输系统仿真模拟平台可以建立油田生产设备、流程的工艺模型,可以模拟生产过程中的诸多工作状态,可以优选生产流程的控制规律。     

高含硫气田集输系统增压模式优化研究

随着高含硫气田的持续开发,气井井口压力逐步低于集输压力,亟需实施集输系统增压运行。采用OLGA软件,以气液两相流、压降预测、耦合传热理论为基础,针对高含硫气田集输管网高程差、气体组分、液气比、管网全尺寸参数等工况条件,建立了复杂山地高含硫湿气集输系统生产运行的数值模型,以集输系统生产历史数据为基础,验证模型准确性并进行修正。考虑单井、多井或单线配置压缩机等情况,根据开发预测的各井压力变化情况,计算集输管网的压力分布及系统能耗,重点分析了单站增压、区域+单站增压、集输干线增压三种模式,最终优选出高含硫气田集输系统增压模式。     

基于免疫遗传算法的油田地面环形集输管网优化方案

为了节约油田集输管网的投资成本,结合某油田地面环形集输管网的实际情况,以免疫遗传算法为基础,构建地面环形集输管网的优化设计数学模型,并对模型进行求解。在此基础上,利用运算实例对模型的有效性进行验证,得到油田地面环形集输管网的优化方案。研究结果表明,集输半径为2 km时,地面环形集输管网优化设计方案用于系统设计时造价最低。并且当设计油田地面环形集输管网时将各级站划定在一定范围时,2 km集输半径为最佳设计,据此证明了模型具有良好的适用性。此次研究为油田地面环形集输管网优化提供了借鉴和参考,为集输管网的布置提供了理论基础。     

苏里格气田集输管网动态分析模型的建立

初步分析了苏里格气田集输管网运行动态分析的必要性,确定了分析管网集输能力的约束条件,建立了管网输送能力的校核模型,并用此模型对苏里格集输管网进行了分析,取得了较好的效果。     

靖边气田开发后期增压方案研究

靖边气田全面进入自然稳产期末,地面集输系统已不能适应中、低压气的开发。依据靖边气田现有管网系统结构,对管网增压方式进行比选,建立大型气田区域性增压全局优化模型,结合天然气管网仿真,运用优化技术,决策出最优的气田增压方案,合理布置压缩机站的站位、优化压缩机及管网系统的运行参数,从而协调天然气的采、集、输、配各个环节的关系,在实施天然气集输管网区域性增压输送的同时,既降低管网改造投资,又实现经营部门效益的最大化。     

基于图论分析的油气集输管网优化

油气集输管网系统主要由集中处理站和管路两部分组成，可用一个网络系统来描述，所涉及的油井、接转站、集中处理站都是网络节点，所有可能铺设的管道构成了网络的弧，弧的方向取决于油气的流向。集中处理站的位置、数量和输油（气）管网的布置是影响油气集输系统投资费用的最主要因素。因此，需对整个集输网络系统进行优化分析，以合理铺设输油管道、合理分配管网流量，减少输油管道的总投资。集输管网优化主要是针对集中处理站选址和输油管网布局的优化而言，本文拟借用图论分析中的Floyd算法确定油气集中处理站的最佳位置，用最小生成树优化输油管网的布置。     

PIPELINE软件在气田集输实时监控中的应用

PIPELINE软件是一种离线或者在线的集输管网仿真模拟计算软件,不但可以用来测试和评价输气管道的设计或进行实际操作参数的设置,还能与气田集输实时监控系统进行有机结合,为集输管网运行提供辅助专家诊断分析。以大牛地气田集输生产实际为例,进行管网水力、热力计算,天然气调峰正常工况分析和用户中断用气工况模拟分析,结果表明,该仿真模拟软件和实时监控系统有机结合,改变了气田根据人工计算或凭经验来预测天然气集输管网的运行情况和调峰的现状,不但降低了劳动强度,而且使预测效果得到了根本性提升,排除了管网运行管理的安全隐患。PIPELINE软件不仅方便了管网的运营管理,还避免了生产调度上的盲目性,为科学地管理气田集输管网系统提供了专家式的理论指导。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。     

普光高含硫气田集输管网优化

针对普光气田自身特点,以集输管网投资最小为目标,以管网各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件,建立了树状集输管网布局、管径和阀门数目全局优化数学模型,采用双重编码遗传算法对模型进行求解,获得了总投资费用最省的管网布局、管径和阀门数目。优化过程中,针对普光湿气集输采用气液混输的特点,确定了湿天然气的物性计算和热力计算模型。通过计算值与实测值的比较,确定了适用于湿气混输管线且精度较高的水力计算模型,保证了优化过程中物性、压力和温度计算以及优化模型约束条件校核的准确性。实例计算表明,所建立模型准确,优化算法有效,对降低高含硫气田管网建设成本和提高管网安全性有重要指导意义。     

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。     

PIPEPHASE在站内复杂生产管网优化中的应用

作为稳态多相流模拟软件,PIPEPHASE的优势不仅体现在站外复杂集输系统的应用上,在大型油气处理站的升级改造中,也需要用PIPEPHASE来协助确定技术方案。伊拉克某油田集中处理站需要在保证A列产量的前提下提高产能,由于站内分离器进罐管网系统出现了阻流,造成C、D列分离器压力过高,阻碍了全站增产,问题的根本原因是三连汇管阻流以及管线到两座储罐的距离不同,导致流动不畅和偏流。由于管网布置复杂,提出改造方案后,根据现有管网情况建立PIPEPHASE模型,对方案进行模拟计算。根据计算结果,利用现有阀室增加连通管来改善管网系统流动性能,提高处理量,达到在最大产能下降低各列3级分离器压力的目的。按照优化方案对集中处理站管网进行改造后获得了良好的效果,各列产能基本达到设计规模,并增加了管网应对不同工况的灵活性和适应性,能够满足不同情况下的生产需求,实现了管网改造的目的。     

煤层气集输系统的井间匹配性

集输系统井口压降速率不同,导致系统压力不匹配的问题。提出了井间匹配性的概念和分析方法,建立了以管网水力计算为基础的匹配性分析模型和求解算法。采用提出的模型,针对低压煤层气集输系统井至阀组间采用星形、串接和垂直接入3种连接方式,系统分析了11种连接结构的节点、网络和结构匹配性。分析结果表明,星形结构优于垂直接入结构,垂直接入结构优于井间串接结构。首次为井间压力匹配分析提供了定量评估方法,可为集输系统开发与规划设计提供支持。