油气集输工程的管网布局优化设计

刘国焕

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【摘要】天然气、石油开采过程中油气集输工程是一项非常重要的内容，其对于能源传输与应用都发挥了重要作用。为了进一步完善油气集输工程系统的运行，加强管网布局优化设计具有着重要意义。论文结合当前问题探讨油气集输管网布局优化设计的相关对策。

【Abstract】Oil-gas gathering project is a very important content in the process of natural gas and oil exploitation, which plays an important role in energy transmission and application. In order to further improve the operation of oil-gas gathering system, it is of great significance to strengthen the optimal design of pipe system layout. The paper discusses the relevant countermeasures for the optimal design of pipe system layout for oil-gas gathering based on the current problems.

【关键词】油气集输；集输工程；管网布局；布局设计

【Keywords】oil-gas gathering; gathering project; pipe system layout; layout design

1 引言

油气集输工程主要分别测量各单井原油、天然气和采出水的产值，并将其收集处理成产矿原油、天然气和天然凝液，然后通过一系列储存和计算后发送给用户。但是目前油气集输工程管网布局优化设计仍存在许多问题。在此基础上论文选择了油气集输工程管网布局优化设计为课题，并结合实际情况探讨了其存在的问题及对策。

2 天然气管网发展趋势

第一，长距离管道输送。长距离管道输送技术是因为天然气原产地和天然气用户群居住地之间的矛盾而产生的技术。正是西北荒漠的天然气无法高效的输送到对燃气需求量较大的江浙沪地区，长距离输送高效地解决了这个问题。二，大管径管道输送。根据经济性原理，大管径管道输送相较于多条管线在建设费用和管理费用都大大减少。因此在管道设计时应多进行经济型评价。通过多个案例得到大管径管道输送往往比小管径管道经济性更好。第三，集输管网结构优化。集输管网结构上的优劣往往代表着，该国家或地区集输技术的强弱。天然气是一种全球性的能源，在全球范围内都有很大的市场。只有科学的管网结构才可以保障我国天然气消费市场与国际对接。第四，新型材料的管网应用。采用更高强度的合金进行管网敷设可以大大减少壁厚，从而减少集输管网用钢量，降低成本。比如X70管道钢材的应用，相交上一级刚才投资费用降低7%。因此高强度钢材的研发水平是管网集输的一个重要因素。第五，自动化管理。随着我国不断发展，天然气管线总长也不断增加。如此巨大的管网数量，人工管理的方式对管线的安全性也提出了较大的挑战。因此较为合理的应用计算机和SCADA系统，进行大数据检测，可以有效降低管线风险，保障管线安全。

3 天然气集输管网现状

天然气管网稳态运行有两种优化的方法。第一种就是使用具有专门针对性的天然气管网优化软件来进行优化，第二就是使用方针模拟软件来对天然气管网进行优化。要知道这两种方法是完全不同的，优化后的软件可以按照已经知道的网络结构和禁止的条件，通过自身的优化算法来获得天然气管网的实时数据和运行的参数。在预先操作的基础上，对仿真模拟的软件进行了更好的优化，并通过仿真模拟软件自主选择了优化的结果。且由于仿真模拟软件分析的单一性，很难得到真正的结果，因此优化的效果比较差^[1]。

4 油气集输工程管网布局优化设计措施

4.1 动态调整管网布局

油气集输工程应实施高新集输系统优化和使用新设备。落实分井计量，测出单井产物中原油、天然气、采出水的产量值。设计方案时也要精心选择管道材料，减少油气腐蚀，尽量延长使用寿命。在提高能源投入效率的基础上，应用最新技术。设备用户应根据其使用寿命和具体老化程度，每年要对未调整的站进行记录、更新和维护，以确保设备在合理范围内运行。此外管道频繁穿孔也严重影响原油生产的顺利进行，需要及时更新和维护。维护人员应采取有针对性的集输工艺，正确使用金属管道，达到节能降耗的目的。同时，在油气集输工程网络管理布局优化设计中，应考虑油田开发不同时期和阶段的要求。

4.2 天然气管网结构优化

第一，环形管网优化。该结构优化主要是集输主线与各个分线在环内或环外与气井或下级气站之间的连接。利用环形结构将管道内的压力平衡。从而压力处于一个平稳的状态。该结构主要适用于井间串接，邻井区支线连接。第二，树状管网优化。树状管网是一条主干线连接多个支线的结构。好像一棵大树的枝干连接各个枝干。树状集输管网建设在管线投资费。因此该结构在前期投资费用会大大减少，但因其结构特点，会导致支管分流不均匀，生产不够平稳。该结构主要应用在气井分布为直线的情况。第一，星型管网结构。该结构主要应用在各集输站以某一战场为中心的布局上。星状结构管网既可以形成单独的布局，相互不干扰。也可以输气运行平稳，保持输送量。该结构主要应用在处理厂的管网敷设中。

4.3 系统布局的优化设计

在系统布局优化过程中，需要选用最合理的管线路径图，计算出最短连接路径，构建出原油集输管网的基本构架，明确不同作业单位的等级关系，以最优设置为主要目标，结合实际优化管线的平面布置方案。应用科学的原油集输管网系统，可以降低建设成本和运输成本，另外在管理过程中也更加容易。在复杂的地形和恶劣的气候条件下，集输管网同样适用，在原油网络设计过程中具有较强的适应性^[32]。

4.4 节约能源，防止污染

油气集输工程管网布局的优化设计应充分考虑环境问题，防止污染。自喷井可以用来从油井中抽取能量，减少石油输送环节。有条件的油田可以增加一级分离压力，降低能耗。集输工程过程宜采用封闭形式以减少损失。要充分收集和利用生产稳定的原油、干气、天然汽油等产品，降低油田生产的自耗。同时在油气集输工程管网布局的优化设计中，还应考虑废弃物以及污水的处理。优化含油污水的处理，实现水驱动发展，合理设计注水压力和注水量。不断提高油田的产能，促进企业可持续发展。

4.5 气田管网集输优化

气田优化主要是对井组和气田选址的优化。针对井组应考虑每一口井的地理位置、产气量等因素。因为各个气井的天然气通过集气站进行汇集外输。而气井的数量与产量等都与地理环境、和井位布置有关。尽量保证集输管网汇集各井天然气后能高效运行。气田选址的优化主要是避免多余气井的出现。不经会造成经济损失也会对管网运行造成更高的负担。

4.6 井组的优化设计

油气田的地质环境和地理条件关系着油气田内部的集输流程，在多种开发环节中，针对不同的地段而言，需要应用不同的集输流程，考虑到油井数量的影响，实际优化设计过程中一般将集输流程分为单井集输流程和多井集输流程。目前在分组的过程中都需要满足集输半径的约束，需要在充分考虑集油站建设规模的基础上，应用最优化分析的方法，确定出多种井组和集油站之间的关系，尽可能缩短不同油井和集油站之间的间距，降低运输费用和管道布设费用，提髙分布的合理性。

4.7 完善监督系统并提高对管道知识的了解

在前文提到的管道运输的安全隐患中，最为普遍也最能够起到治理效果的就是相关员工意识淡薄的情况，对员工实施奖惩制度和严格眼前相关人员能够起到良好的效果，不仅可以防微杜渐也能使管理更加具有条理性。对员工进行管道知识的教学和说明，能够让员工对自己的职业与责任有更深刻的了解与体会，有助于提高员工的工作积极性。而且要调整有关员工的心理状态，在发现问题时，要求员工必须先进行简单处理后立即汇报，避免事故真正的发生^[3]。

5 油气集输管网布局的发展趋势

随着我国经济的发展，石油行业也要做到精益求精，在原先就有的油气集输管网布局优化的基础上，要着眼新的技术，大力优化油气集输管网布局，将地面技术管网的优化、井组的优化、系统布局的优化设计和集中处理站的选址的优化等一系列的方面列入到优化的项目中，促进油气集输管网布局优化的健康稳定的发展。油气集输管网布局是一个十分复杂的结构，对它进行优化要有详细和庞大的数据支撑，牵一发而动全身，涉及到各种各样的系统组合，因此，对油气集输管网布局的优化，未来的研究趋势就是利用计算机模拟软件，利用软件可以快速经济的对油气集输管网布局进行各项参数的调控和模拟，可以考虑到各种各样的影响因素，通过多次的实验和模拟才能找到最合适的优化方案，使其满足不断发展变化的油田生产的需要，更好地完成油气集输的生产任务。

6 结语

油气集输工程的管网布局优化设计应根据油田实际情况进行动态调整，努力满足油田开发利用的要求，达到节约能源和防止污染的目的。油气集输工程的管网布局优化设计也应考虑安全性和灵活性。它不仅要与辅助系统相协调，还要考虑经济效益。真正保证设计和运营计划的可操作性，有效提高企业的经济效益和生态效益。

【参考文献】

[1]梁瑞强,刘璟,王大勇.探讨天然气集输管网优化拓扑[J].当代化工研究,2018,34(10):105-106.

[2]秦志坤.长输管道天然气集输管网优化设计探析[J].石化技术,2018(2):159-159.

[3]张超.天然气集输管网的优化探究[J].化工管理,2018,No.492(21):214.