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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目： 天然气集输管网优化研究 学习中心：河南农业广播电视学校焦作分校奥鹏学习中心年级专业： 1003级油气储运工程(油气储运方向) 学生姓名： 邓磊 学 号： 1080680007 指导教师： 梁风龙 职 称： 助教 导师单位： 中国石油大学（华东） 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2013年 1 月 20日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员 邓磊 1设计(论文)题目： 天然气集输管网优化研究 2学生完成设计(论文)期限： 2012 年 10月 18 日至 2013 年2 月5 日 3设计(论
2、文)课题要求： 简要叙述天然气管网的现状及发展趋势；提出天然气管网系统优化设计的概念及分类；详细解释天然气管网布局及优化，包括井组、站址、干支管等的布局及优化；对川西天然气集输管网的规划进行研究，最后得出合理的结论。 4实验（上机、调研）部分要求内容： 调研国内外天然气管网现状及发展趋势；调研国内外天然气集输管网的规划及存在的主要问题。 5文献查阅要求：尽量广泛阅读文献，但参考文献不宜过多，在广泛阅读的基础上参考高质量的文献。在参考文献中只列阅读过、在正文中被引用过的中外文献资料。 6发 出 日 期： 2012 年 10 月 18 日7学员完成日期： 2013 年1 月 20 日指导教师签名：
3、 梁风龙 学 生 签 名： 邓磊 摘 要天然气输送管道正向着大型化、复杂化的网络系统方向发展。因而，对天然气集输管网系统的优化进行研究具有十分重要的意义。本文在调研大量的文献资料基础上，系统阐述了天然气集输管网系统优化的发展历史和应用现状，研究了天然气集输管网系统布局优化、结构参数优化等问题。本文根据气田开发阶段的不同，以管网投资为目标，提出了管网布局优化模型，该模型不仅是管道长度的函数，还充分考虑了管径对投资费用的影响。天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统。天然气集输管网系统优化是在油气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题。在固定的管线规格下，保证管线的外输能力，确保管线畅通无阻，解
4、决产气量增加同消耗量不变之间矛盾，都是保障整个天然气集输系统稳定的必要条件。本文通过对数据的分析，对生产运行参数和工艺流程进行优化，有效保证了冀东油田天然气集输地面系统的平稳高效运行。关键词：天然气，管网布局，优化目 录第1章 天然气管网优化设计概述11.1 天然气管网现状及发展趋势11.1.1 天然气管网建设现状11.1.2 天然气管道发展趋势21.2 天然气管网系统优化设计概述31.2.1 管网系统优化设计技术发展趋势31.2.2 最优化问题的分类3第2章 天然气集输管网布局优化42.1 概述42.2 井组划分42.3 站址优化42.4 干支管网布局优化4第3章 川西天然气集输管网系统的规
5、划研究63.1 现状及存在的问题63.1.1 川西集输管网系统建设现状63.1.2 存在的问题63.2 规划的技术原则63.2.1 井区增压开采与管网输送增压的选择63.2.2 管网系统运行压力和流向的确定73.2.3 产供销平衡计划7第4章冀东油田南堡天然气集输管网系统实际生产运行情况8第5章 结论11参考文献11致 谢13第1章 天然气管网优化设计概述近10年来，我国探明天然气储量年均以1.21011m3以上的速度增长，年产量以10%以上的速度增长，下游配套建设也在加快进行。以中国石油天然气集团公司为例，截止1998年底，建产能2.181010m3 ，仅为产能的68.8%。同时，由于我国的
6、天然气分布和需求不均，原有的输气管网和储运设施无法满足要求。随着我国对天然气的勘探、开发力度的加强，大力加强天然气管道建设是天然气工业高速发展的迫切要求。1.1 天然气管网现状及发展趋势1.1.1天然气集输管网概述目前国内广泛采用的是多级集输流程，所采用的集输系统管网主要有放射状、枝状和环状，以及这三种的组合形式。放射状管网按照一定的要求将若干气井划分为一组，每组设一个集气站，各气井天然气通过集气管线纳入集气站，再经集气支线、集气干线进入集气总站。枝状管网有一条贯穿于气田的主干线，由干线输入到集气总站。环状管网是将集气干线布置成环状，承接沿线集气站来气，在环网上适当的位置引出管线至集气总站。天
7、然气集输网络是由弧与节点组成的总体，网络的拓扑结构问题就是确定网络中节点之间连接关系以完成某种特定功能的问题，若是有向网络还要确定弧的方向。与网络有关的组合最优化问题称为网络最优化问题，就是在网络上找一个特定的子网络，使它的权最小或最大。网络的最优拓扑结构问题也是一类网络最优化问题，求解的是满足给定的最优化准则以及约束条件的网络拓扑结构。可以制定经济最优化准则最大利润、最小总费用、最低成本等：也可以制定技术最优化准则最大可靠性、最快动作等。这些最优化准则可以作为选择系统功能和系统发展目标的明确策略。天然气管网系统布局优化问题是指在给定气源、用户位置的情况下，确定天然气管道输送系统的最优拓扑结构
8、。1.1.2 天然气管网建设现状（1）国外天然气管网建设现状自60年代以来，全世界已形成了许多洲际、国际、全国性和地区性的天然气输气管网。1998年初，世界天然气输配气管网长度共约5.197106 km，其中北美占42.8%。到1997年末，美国的天然气输配管网已长达1.95106 km（不包括集气管线），其输气管网占北美地区的87.7%。在拉丁美洲，阿根廷和墨西哥国家石油公司及私人作业者拥有大量管网。这两个国家占该地区输气管网总长度的59.1%，配气管网的90.6%。目前，哥伦比亚的天然气管网也在开发中，现已拥有约1120km输气管网和2500km配气管网。委内瑞拉现在的输气管网长度约640
9、0km。加拿大还拥有横贯全国的泛加输气管道，管道总长8500km。管径从500到1000mmm，年输气量达31010m3 ，是世界上最长的输气管道。早在70年代初期，西欧的天然气输配气管网长度就达到4.14105 km，是世界管网总长的18.8%，到1997年，已攀升至24.2%。西欧的管网为许多国家提供了管网互联，把北部（荷兰）、东部（俄罗斯）和南部（阿尔及利亚）的天然气田与欧洲大陆的消费中心连为一体、1997年中欧、匈牙利和波兰的配气管网占该地区配气管网总长度的57.2%。前苏联在解体之前，它的输气管网长度占世界总长的15.6%。白俄罗斯输气公司拥有5800km的输气管道和14500km的
10、配气管线。非洲的阿尔及利亚和埃及分别拥有5779km和2900km长的输气管道，占该地区的56%。到1997年底，这两个国家的配气管网长度分别达到14100km和9500km。70年代初，中东的天然气管网主要集中在伊朗和伊拉克。1998年伊朗拥有11000km输气管道和43000km配气管网，各占该地区的51.9%.到了80年代初，沙特阿拉伯的集气管网Master Gas System开始运营。现在，它的管网总长已达到11000km，其中配气管线长9000km。亚太地区天然气开发时间不长，但有些国家，如澳大利亚、日本和巴基斯坦拥有覆盖面甚广的天然气管网。马来西亚正在建设的半岛天然气利用管网将为
11、国内的天然气消费奠定坚实的基础。目前世界输气干线仍以每年1.4104 km的速度增长。（2）国内天然气管网建设现状我国一批区域性管网建设，为市场开拓奠定了基础。在“西气东输”工程建设前，中国石油天然气集团公司输气管线总长度为9972km，初步建成了三类区域性管网=线：川渝地区的环形管网；陕甘宁气区的放射形管网；各油田建成的一些区域性管网。这些管网和“西气东输”工程的建成及投入使用改善我国能源消费结构、实现国民经济的可是续发展和提高人民的生活水平起到了至关重要的作用。川渝地区是我国天然气运输业较发达的地区。20世纪70年代后，继戚成线、泸戚线、卧渝线后，于1989年建成了从渠县至成都的半环输气干
12、线（北干线）。这标志着四川天然气环形管网已形成，这是我国第一区域性环形管网系统，基本上具备了向用户安全、平稳供气的能力。历经40年的发展，川渝地区天然气管网基础设施配套已形成较完善的供应网络。迄今为止，已建成连接四川、重庆等地区的输气管道约6500km，占全国天然气管线总长度的26%。陕京线是我国第一条陆上大口径高压输气管道，1997年建成投产，主要目标市场是以京津为主的环渤海地区。2003年完成对陕京线的扩容改造，增建了灵丘压气站，使管道输气能力提高。忠武线是为充分利用川渝地区天然气资源呵呵满足中南地区用气市场需求而修建的一条川气东输出川管道。西气东输管道工程是我国第一条赶超世界先进水平的陆上大口径高压输气管道，主要目标市场是河南、江苏、浙江、上海等中东部地区。为保证供气安全，在冀、鲁、苏地区已开始建设西气东输与陕京二线的联络线冀宁联络管道，这是我国第一条以联络为主要目的的天然气管道。同时，用于调峰的地下储气库也在建设之中。但是，由于我国的天然气分布和需求不均，现有的输气管网和储
