油气田地面集输管网的优化设计.pdf

第3 3 卷第5 期 2 0 1 4 ．0 5 行业论坛 油气田地面集输管网的优化设计 刘光金 重庆水利电力职业技术学院 摘要 油气田地面集输管 网系统的优化是在确定 中转站和油井的位置后选择一个最为合理 的拓扑结构来规划集输管网。因而在对集输管网进行优化设计时，一定要选择最好的数学模型 进行参数模拟 ，并选择好管网位置和站址 ，将各个数据进行综合 ，做一个详尽的 系统分析。油 气田地 面集输管网的设计软件 包括 系统数据模 块和 系统模块 ，而 系统模块又可以划分为众多的 小模块 ，这些模 块主要功能是收集和处理信息。要根据地面集输管网的需要 来决定地 面集输 管 网的路线设计 ，在确定油 气田位置的基础上来选择 集输管网的分布路线 ，其 最终 目标是降低地 面集输管网的长度。 关键词油气田；地面集输管网；优化研究 ；软件开发 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 5 ． 0 0 4 在选择集输管网路线时 ，必须考虑到所选择 的 路线能够保证生产的连续和企业系统运行的稳定 ， 这样才能实现企业效益的最大化。因此，原油集输 管网系统的规划设计对提高油气田企业的经济效益 起着十分重要 的作用 ，它不仅能够有效地控制油气 田企业的运输管网路线，同时还能够大幅度地降低 原油运输的成本，提高油气田企业的经济效益。 1 集输流程设计原则 油气田集输的流程并不是一成不变的，流程设 计的影响因素主要有以下几点①油气田内蕴含的 各种物质的性质差异 ；②地理条件对其造成的制 约 ；③企业采用的运营方式和经济利用价值 。这 几个因素对于油气 田集输方案有着很大的影响。企 业在选择油气田集输流程时，会通过各方面的对比 来采用一种相对来说性价 比较高的流程。 在集输流程设计中，应尽量保证集输过程的全 封闭 ，这样才能够尽可能地避免损耗。首先 ，应最 大限度的将油气田产出的油气田资源收集完全 ，并 将油气 田资源在尽可能减少损耗的情况下转化加工 成符合标准的原油、天然气等相关的产品。其次， 在进行资源输送时 ，充分利用油气田矿井中的压 力，将之转化成可控制系统内部的运作压力，从而 扩大输出半径，并减少中转环节 ，以减少油气损 耗。第三，将系统中的热量合理地利用起来，并将 之运用到对整个油气田集输流程的温度控制中， 从 而做好整体的保温控制，并减少运输过程中的热能 损耗 。最后 ，在相 同的限制条件下 ，应该选择最为 合适 的工艺 以及操作简便 的系统来进行油气集输 ， 这样才能够最大限度地提高整体输送效率。 2 集输管网优化设计方案 油气田集输管网系统主要由油井、中间站、管 道以及各种油库构成 ，集输管 网的设计要参考油气 田的生产工艺 ，以此来决定转油站的规模和数量 ， 因而油气田生产所采用的工艺是否合理、高效十分 重要 。 油气田地面集输管网优化设计是一项十分复杂 的问题 ，它涉及了众多的领域 ，需要计算机技术 、 经济模型和数学理论等众多学科的支持。主要包括 以下一些内容 一是要确定油气田地面集输管网 的实际拓扑结构 ，也就是选择树状管网还是选择环 状管网；二是要运用合理的数学模型， 设置一个合 理的约束条件；三是要确定一个合理的目标函数， 并确定一个优化设计的具体方案 ；四是要采用一个 最优化的数学模型对其进行求解，并算出最优值， 从而确定一个最优化的设计方案；五是要对所解算 出来 的模型结果进行验证 ，并根据验证 的结果来决 定是否改进计算方法和数学模型。 2 ． 1 利用最优化理论规划地面集输管网 油气 田地 面集输管网系统能够连接油库 、功能 站和工艺管道，并对伴生气和原油进行运输。在对 其进行开发设计时， 要确定各个油气田井的气体组 成 、相应 的产量 和压力 。在进行地面建设规划时 ， 可以做一个综合评定，这个评定应当将油井和油站 的连接方式、转油站的大小以及计量站的规模都包 括进去，这样可使油气田地面集输管网的整体布局 更加合理并趋于规范化。 油气田地面集输管网系统的优化是在确定中转 站和油井的位置后选择一个最为合理的拓扑结构来 mmmn u - r a h t t p ／ ／ 、 v ．y q t d m g c ． c o m 一 一 第3 3 卷第5 期 2 0 1 4 ． 0 5 行业论坛 规划集输管网。因而在对集输管网进行优化设计 时，一定要选择最好的数学模型进行参数模拟 ，管 网位置和站址选择好，将各个数据进行综合，做一 个详尽的系统分析。 2 ． 2 对井组进行优化设计 油气 田内部的集输流程是根据油气 田的地质和 地理条件决定的，不同的开发阶段和不同的区块需 要采用不同的集输流程，集输流程又可以分成单井 集输流程和多井集输流程。对于那些有着较大面积 且有众多油井的油气田，可以将其划分成多组，并 将各组油井所产出的原油在相应的集油站进行汇集 处理 ，然后再统一外输。分组的主要依据是油井所 处的地理条件和附近的集油站的生产规模 ，采用最 优化的分组方式能够最大限度地节省投资。而目前 大部 分分组 方式均为在集输半径 的约束下进行分 组，同时也是采取距离之和最短的原则来对井组进 行划分 ，并没有考虑到集油站 的规模问题 。最优化 分组的 目的就是为了确定井组合集油站之间的最佳 划分关系，从而将油井到集油站之间的费用减少到 最小 ，之间的分布也趋于合理。 2 ． 3 系统布局优化设计 原油集输管网系统布局优化主要是根据到各个 作业单位在进行管线布置时所设计的最合理 、最优 化的路径 图，并据此组成一个加权 简单 图网络模 型。然后计算得出最小连接的理论和方法，并为此 寻找一个加权简单图的最小树作为原油集输管网路 线的基本构架 。要确定好各个作业单位的重要等 级关系 ，并根据此关系来确定构架的组成设置 ，从 而得到一个最优化的管线平面布置方案 。 通过最优化设计的原油集输管网系统 ，不仅能 够大幅度地降低建设投资，同时还能够降低运输的 费用，油气田企业在对原油集输管网进行管理时也 更加容易 ；不管是多么复杂的地形 ，或者是恶劣的 气候条件 ， 最优化设计后的集输管网都能够应对。 因此在进行原油网络设计时 ，这种方法具有普遍应 用的意义。 2 ． 4 集中处理站的优化选址设计 集输站是集输管网系统的核心，因此集输站地 址的选择就成了原油集输管网的关键。集输站所处 的位置应当重点规划，它对原油运输路线的选择和 规划有着十分重要的影响，而运输路线的选择和规 划也影响着运输成本 。在进行集输站的选址时，可 以将图论中最短那条路线的矩阵算法应用到石油集 输站的选址上，这样能够获得最为合理的集输站地 址位置，可使原油的总运输距离大大缩短，从而将 原 油运输 的成本降到最低 ，大大增加油 田企业 的 利润。 3 集输管网设计软件开发 由于油气 田地面集输管 网的设计需要计算机技 术的支持 ，因而在现阶段我国的众多专家都在研究 相关 的软件技术 。虽然我国的油气 田地面集输管 网设计软件的开发起步较晚 ，但其发展却 十分 迅 速。从2 O 世纪9 0 年代起到现在，油气田地面集输 管网的软件设计已经有了一个质的飞跃，通过数学 模型和各种理论能够将集输管网全面模拟出来，并 在电脑 中形成一套最为合理的规划设计方案 ，从而 让设计人员能够方便地选择最适合 的方案作为集输 管网的最终方案。 集输管网的软件设计主要有 以下两个模块 一 是系统数据模块。系统数据是整个地面集输管 网工 程信息的基础，整个系统数据决定了实际的项 目 建 造基础。二是系统模块 。而系统模块又可以划分为 众多的小模块，这些模块主要功能是收集和处理信 息 ，通过信息的收集和处理能够将地面集输管 网的 设计趋于合理，使得工作人员在使用软件时更加容 易地获取各个方面的信息，从而在对集输管网进行 设计时能够有针对性的进行调整。 4 结 诸 油气田地面集输管网设计是一项繁重、复杂的 系统工程 ，在设计的过程 中，要根据地面集输管网 的需要来决定地面集输管网的路线设计 ，在确定油 气田位置的基础上来选择集输管网的分布路线，其 最终 目标是降低地面集输管网的长度。因此在进行 分布路线的设计时要注意转油站和各个油井之间的 距离 ，并根据其 中的分布特点来合理安排集输管网 的路线 。 参考文献 [ 1 ] 李元鹏，简朝明，宋江卫，等．油田地面集输管网优化计算研 究f J 1 ．油气储 运 ，2 0 0 4 1 O 1 7 - 1 9 ． [ 2 】 张子波．油气田地面集输管网优化设计与软件编NI p ] ．北京 中国石油大学 ，2 0 1 1 ． 【 3 1 李天祥，罗佳，赵强，等．冀东油田天然气集输管网系统的优 化[ J 1 ．油气 田地面工程 ，2 0 1 1 ，3 0 5 4 6 4 7 ． [ 4 ] 郭和． 长庆油气田采油三厂地面集输管网优化技术研究[ D ] ．北 京 中国石油 大学 ，2 0 0 7 ． 栏 目主持杨军 一 8一 油| l【 田地面工程 h t t p ／ ／ www． y q t d mg c ． c o rn