探究长输管道天然气集输管网优化设计

探究长输管道天然气集输管网优化设计

尹恒

身份证号：510683198910180013

摘要：作为一种节能、环保和经济的能源，天然气被广泛地用于制造业和交通运输等许多行业，特别是在发电和供热等方面，它起到了非常大的作用。随着我国能源消费水平的提高，油气资源开采的规模日益扩大，集输管网的覆盖面也日益扩大，同时，集输管网的结构也日趋复杂，风险日益加大。因此，企业需要对集输管网进行设计优化，在节省能量和费用的前提下，保证长输管道的使用。

关键词：天然气；集输管网；长输管道；设计

引言

集输管网具有覆盖面广，输送距离长，系统比较复杂的特点，并且随着时间的推移越来越多。建造集输管网，不仅要花费巨大的投资，还要花费很长的时间，而且要花费很多的物资和人力，如果不进行合理规划，不仅会提高集输管网的建设和运营费用，而且还会产生很多安全问题。对集输管网进行设计优化，不仅可以将费用降到最低，而且可以根据本地的具体条件，对天然气的运输和利用进行更加合理的计划，而且还可以保证天然气的传输安全。

1集输管网设计原则

在气田的开采过程中，气田的集输网由井群、井口和气田三部分组成。在进行管网的设计时，设计者要清楚各个环节的归属，还要进行科学的布置，才能保证在较低的费用下，保证安全、高效的输送。然而，许多设计者对城市集中输管道的规划不够合理，造成了城市集中输管道无法适应城市的运行需要，造成了资源浪费和返工等一系列问题。所以，在进行设计的过程中，掌握一些基本的原理是十分重要的。首先是功能性的原理，设计者必须对集输管网的功能有一个完整的认识，然后根据输送管道的需求和特征，在设计中将集输管网的功能最大限度地表现出来，以保证在运行中可以最大限度地发挥出它的作用。其次是安全，由于集输管网规模较大，如果发生故障，需要耗费大量的资金和资源，所以集输管网的安全非常重要。在进行设计时，设计人员既要确保在正常运行的时候，也要确保在发生突发事件的时候，有其他方案可以保障应急的安全供应。第三，经济性原理，集输管网的布局、规模、站点位置、距离长度等因素对集输管网的建造费用有很大影响，若没有进行适当的规划，或是新增了一些不需要的站点，或是没有达到最佳距离，都会导致建造费用提高，并且在实践中，会加大燃气损耗，造成能源浪费。所以，设计者必须根据本地的条件和对自然资源的实际利用要求，并将本地的地理条件和经济发展等因素进行合理规划，从而确保管网的经济运行。第四，完整性原则，设计者必须将集输管网看作一个整体，对气源、管道的布局和市场的需求进行分析，并对每一个环节的品质进行有效控制，使它可以起到应有的效果。

2集输管网设计优化

2.1气井组区域优化

在天然气集输管网中，气井的开采与分区应依据施工现场的地理位置、地质条件、天然气储量与开发程度等因素来确定。当气井数量较多，规模较大时，通常将其分成多个井群，以便在同一井群中同时使用相同的集水点，为生产工作的开展带来便利，从而提升生产的效益。在进行气井组的划分时，主要要根据气井间的距离和各个气井站的产量来进行。将这些要素综合起来，可以对气井、井组、集气站之间的隶属关系进行科学规划，这样就可以保证井组体系工作的顺利进行。与此同时，在各个气井群进行区域采矿的时候，管理者要对采矿工作进行细化，建立健全的工作体系，确保采矿工作的专业性和安全性。所以，通过对气井组面积的优化，对气井及周边集输站进行合理的井组划分，能够有效地降低费用，并使得集输管网流量、管道直径、管道长度等达到最优。

2.2站址的优化

集输管网是由气井、集气站、压缩机站等组成的，在选择这些站址时，既要结合地区的地质条件和开发要求等因素，又要对集输管网的整体管网架构进行科学的布置，进而确定每一段的站址。一般来说，要按照井组区域来决定集气站的站址，它位于井组区域的中间位置是最好的选择，这样能够尽可能地缩短每个气井与集气站的距离，节省运输的路程和时间，提高运输的效率，降低运输费用。此外，在对站址进行选取时，还要考虑是一级、二级、三级集气站的功能，在天然气到达集气站后，要通过节流、加热及分离等过程，将天然气净化并计量后，再将其集中到集气干线上。在进行站址的设计时，设计人员可以首先以天然气田的具体状况为依据，采用辐射网状结构来安装气井、集气站，然后采用树枝结构来将各级集气站汇集到总集气站，形成一个联系紧密、完整的集输管网系统，从而保证天然气集输的储存与中转。由于集气站选址的合理性，不仅有利于天然气的输送，而且有利于人员的调配、集中和管理，因而对整个工作的顺利进行具有很大的意义。

2.3干支管网设计优化

在确定了气井和集气站的地点之后，就必须对连接气井和集气站等部分的干支管网进行科学的设计，例如：管网的辐射范围、规模、材料、密度等，这样不仅要确保天然气能够顺畅地进行输送，还能尽可能地节约资源，简化流程。要想在这一点上，对主干和支路的布置进行优化，设计人员必须要将主干和支路的布置与整个管网的计划相联系，从而确定出总流的分布状况，并将其作为一个最小、最均匀的目标，以此来对整个系统展开一种科学的调控，从而确保主干和支路的合理布置和天然气的正常输送。其次，以树形管网为主体，对管道布置进行科学规划，并对中央天然气收集点进行定位，确保各个天然气收集点以最小的管道使用量，以减少管道数量和路径错综复杂造成的冲突。第三，若存在附加的集散点，应将其合理地整合到集输管网中，并与有关的原理相结合，以支线、干线等方式，将附加的集散点接入到集输管网中，从而更好地对集输管网的作用进行优化。

2.4管网设计优化

集输管网的优选，除井群分区、站址选择和主干网和支网的布置之外，还需要进行管网的设计。例如，不同的线路对管道的直径的要求是不一样的，这要依据线路的运输量、运输速度和安全要求等来确定，若管道的直径太小，而天然气运输量太大，则会造成管内压力太高，从而造成事故。在进行管道的流量、压力等参数的时候，设计人员必须以自身的工作经历为基础，利用相关的专业知识和理论，对管道的流量、压力等参数进行科学计算，再与集输管网的总体设计相联系，对各个主干、支路中的集输管网的直径进行合理的设置，对其进行优化，从而降低公司的生产成本，还要对其进行充分的适应，还要确保管道的安全。在进行设计的时候，能够运用先进的设备或者程序、技术等，例如PICC等，通过3D模型对管网进行立体呈现，以更直观的方式对其进行合理分析，确保设计的合理性。

2.5管道运行的优化

在集输管网建成以后，接下来就是管道的运作，对其进行合理的运作，可以防止对管道造成损害，也可以确保各种工作的正常进行，确保天然气的存储和运输。首先，每条管线都有相应的参数区间，在实际操作中，要根据管线性质、使用要求、输送方案等，合理地设定各管线的各项参数区间。当这些参数设定不当时，将会导致管线所能承载的最大压力等，从而引起管线泄漏、管线爆燃等严重事故。其次，在合理选取输送路线的前提下，尽可能缩短输送距离，并保证输送管线的构造、特性、边界条件、输送要求等满足输送要求的管线品质，保证输送管网的平稳、安全、高效运行。

3结语

天然气在城市建设和工业发展中有着举足轻重的地位，天然气的储存和运输在很大程度上依赖于集输管网的顺利进行，因此，在合理地划分井组区域、站址；科学的管网设计和管网运行方式等各个环节对天然气进行了优化，从而降低长集输管网的运行成本，提高其运行的安全性和运行的效率，保证天然气及时、充足的供应。

参考文献：

[1]魏俊杰.天然气集输管网的优化探究[J].石油石化物资采购,2021(29):31-33.

[2]陶冶,余苏兴,孙文栋.探讨天然气长输管道建设工程管理[J].石油石化物资采购,2021(31):163-165.