淺談?dòng)蜌饧敼芫W(wǎng)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

王曉歡

摘要：在油田地面工程中，油氣集輸系統(tǒng)是主體工程，油田生產(chǎn)過程中，隨著油氣的開采，將采出物進(jìn)行分離處理，需要經(jīng)過油氣集輸?shù)纳a(chǎn)過程，對(duì)油氣集輸管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化布局，提高管網(wǎng)的運(yùn)行效率，降低油氣集輸管網(wǎng)維護(hù)的費(fèi)用，相應(yīng)地降低油田生產(chǎn)成本，提高了油田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：油氣集輸;管網(wǎng)布局;優(yōu)化設(shè)計(jì)

1前言

油氣集輸系統(tǒng)是油田地面管網(wǎng)工程的核心，這一系統(tǒng)由礦井、計(jì)量間、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等多級(jí)站點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成。該系統(tǒng)的投資費(fèi)用主要包括管網(wǎng)造價(jià)、各中間站造價(jià)和系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。管網(wǎng)和中間站的初期投資一般占整個(gè)油田地面工程的60%-70%，而且運(yùn)行時(shí)又消耗大量的熱力和動(dòng)力。因此考慮運(yùn)行損耗的油氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出合理的設(shè)計(jì)方案，對(duì)節(jié)約投資，降低能耗。提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要的意義。油氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一般是以投資最小為目標(biāo)，確定管網(wǎng)布局和管網(wǎng)參數(shù)。同時(shí)油氣集輸管網(wǎng)水力、熱力耗散巨大，在油田生產(chǎn)能耗中占主導(dǎo)地位，所以對(duì)集輸管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化可收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2油氣集輸流程設(shè)計(jì)的原則

油氣集輸?shù)牟襟E靈活可變，各種各樣的條件和相互之間的關(guān)系都會(huì)對(duì)油氣集輸?shù)墓に嚭拖到y(tǒng)產(chǎn)生影響，例如在地理環(huán)境之間的差異，地理、濕度、氣候的不同導(dǎo)致油氣集輸?shù)牟町?，比如油氣田?nèi)部的組成不一樣和油氣的運(yùn)移方式的不同都會(huì)導(dǎo)致集輸設(shè)計(jì)的不同，所以在油氣集輸和設(shè)計(jì)當(dāng)中要充分的考量各個(gè)方面的影響因素，優(yōu)化油田集輸系統(tǒng)，采用最合理的油氣田集輸系統(tǒng)。對(duì)于油氣集輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要考慮的就是能量資源的消耗問題，這就需要網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全事宜。第一，在開采和生產(chǎn)過程中，要充分的最大可能的把油氣田的資源開發(fā)收集起來，把石油從第一生產(chǎn)線充分的收集，在對(duì)于原油和天然氣的加工的資源消耗減

到最低。第二，每個(gè)油氣田內(nèi)部的壓力都不一樣，而且油氣田的開采階段的不同，壓力也會(huì)隨之發(fā)生變化，在石油和天然氣的開發(fā)過程中要時(shí)刻關(guān)注壓力的變化，在合適的時(shí)間進(jìn)行壓力的轉(zhuǎn)換，最大限度地節(jié)約生產(chǎn)和作業(yè)的成本，可以適當(dāng)?shù)靥岣咻敵鲂剩瑫r(shí)要減少各種不必要的工作環(huán)節(jié)，在最大程度上降低生產(chǎn)中的消耗，

3油氣集輸管網(wǎng)布局的優(yōu)化方案

在生產(chǎn)作業(yè)的結(jié)構(gòu)和配置上來看，油氣集輸工藝技術(shù)網(wǎng)絡(luò)包括很多不同的環(huán)節(jié)，比如油井、中間站、管道系統(tǒng)等等。在油氣田的集輸技術(shù)工藝當(dāng)中，涉及到了很多技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，工作操作也繁重，需要有數(shù)學(xué)理論、物理理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)，還要有經(jīng)濟(jì)方面的相關(guān)知識(shí)，在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，要充分考慮到很多方面相互聯(lián)系的關(guān)系。第一，充分利用現(xiàn)代科技，利用大數(shù)據(jù)和物理方面的知識(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)分析對(duì)集輸技術(shù)工藝系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì);第二，根據(jù)實(shí)際情況，每個(gè)油田的工作操作情況不一樣，要選取合理合適的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合各個(gè)相關(guān)的影響因素和約束條件;第三，選定合適的數(shù)學(xué)物理模型，制定相應(yīng)的函數(shù)，對(duì)具體的方案進(jìn)行優(yōu)化;第四，對(duì)制定的相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行解答，解出最優(yōu)解，確定適合的設(shè)計(jì)方案;第五，對(duì)解答的模型進(jìn)行反饋驗(yàn)證，結(jié)合已有的數(shù)據(jù)分析，對(duì)反饋進(jìn)行驗(yàn)證，使得模型可以得到充分的優(yōu)化和改良。

3.1 地面集輸管網(wǎng)的優(yōu)化

集輸系統(tǒng)在運(yùn)行的過程當(dāng)中會(huì)和地面的油庫、油站、中間站和管道運(yùn)輸有密切的關(guān)系，這對(duì)原油和天然氣的運(yùn)輸有很大的好處，給油田的生產(chǎn)和工作提供了很多便利。對(duì)于地面的各個(gè)系統(tǒng)和部門而言，在設(shè)計(jì)和規(guī)劃的過程中，要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行考量，充分的考量各個(gè)方面的影響因素，各種連接方式，結(jié)合機(jī)器的數(shù)量和規(guī)模，保證網(wǎng)絡(luò)管理的優(yōu)化和規(guī)范。

油氣田的集輸管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，要合理的優(yōu)化，需要充分了解油井的點(diǎn)位，在這個(gè)基礎(chǔ)上要選擇合適的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，選擇合適的數(shù)學(xué)模型和物理模型，對(duì)各種參數(shù)之間的模擬和作為，分析網(wǎng)絡(luò)的地址和關(guān)系，合理的整合數(shù)據(jù)，完善規(guī)劃方案。

3.2 井組的優(yōu)化設(shè)計(jì)

油氣田的地質(zhì)環(huán)境和地理?xiàng)l件關(guān)系著油氣田內(nèi)部的集輸流程，在多種開發(fā)環(huán)節(jié)中，針對(duì)不同的地段而言，需要應(yīng)用不同的集輸流程，考慮到油井?dāng)?shù)量的影響，實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中一般將集輸流程分為單井集輸流程和多井集輸流程。目前在分組的過程中都需要滿足集輸半徑的約束，需要在充分考慮集油站建設(shè)規(guī)模的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最優(yōu)化分析的方法，確定出多種井組和集油站之間的關(guān)系，盡可能縮短不同油井和集油站之間的間距，降低運(yùn)輸費(fèi)用和管道布設(shè)費(fèi)用，提髙分布的合理性。

3.3 系統(tǒng)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)布局優(yōu)化過程中，需要選用最合理的管線路徑圖，計(jì)算出最短連接路徑，構(gòu)建出原油集輸管網(wǎng)的基本構(gòu)架，明確不同作業(yè)單位的等級(jí)關(guān)系，以最優(yōu)設(shè)置為主要目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際優(yōu)化管線的平面布置方案。應(yīng)用科學(xué)的原油集輸管網(wǎng)系統(tǒng)，可以降低建設(shè)成本和運(yùn)輸成本，另外在管理過程中也更加容易。在復(fù)雜的地形和惡劣的氣候條件下，集輸管網(wǎng)同樣適用，在原油網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3.4 集中處理站的選址優(yōu)化

集中處理站是油氣田集輸管網(wǎng)中的重要組成部分，集中處理站的選址問題就成為重點(diǎn)，在原油運(yùn)輸路線的選擇和規(guī)劃工作中將直接受到集中處理站位置的影響，集中處理站的位置也間接關(guān)系著運(yùn)輸成本。在集中處理站選址的過程中，可以應(yīng)用最短路徑的矩陣算法進(jìn)行優(yōu)化，獲得最合理的集中處理站位置，縮短原油的總運(yùn)輸距離，降低運(yùn)輸成本。

4油氣集輸管網(wǎng)布局的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油行業(yè)也要做到精益求精，在原先就有的油氣集輸管網(wǎng)布局優(yōu)化的基礎(chǔ)上，要著眼新的技術(shù)，大力優(yōu)化油氣集輸管網(wǎng)布局，將地面技術(shù)管網(wǎng)的優(yōu)化、井組的優(yōu)化、系統(tǒng)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)和集中處理站的選址的優(yōu)化等一系列的方面列入到優(yōu)化的項(xiàng)目中，促進(jìn)油氣集輸管網(wǎng)布局優(yōu)化的健康穩(wěn)定的發(fā)展。

油氣集輸管網(wǎng)布局是一個(gè)十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化要有詳細(xì)和龐大的數(shù)據(jù)支撐，牽一發(fā)而動(dòng)全身，涉及到各種各樣的系統(tǒng)組合，因此，對(duì)油氣集輸管網(wǎng)布局的優(yōu)化，未來的研究趨勢(shì)就是利用計(jì)算機(jī)模擬軟件，利用軟件可以快速經(jīng)濟(jì)的對(duì)油氣集輸管網(wǎng)布局進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)控和模擬，可以考慮到各種各樣的影響因素，通過多次的實(shí)驗(yàn)和模擬才能找到最合適的優(yōu)化方案，使其滿足不斷發(fā)展變化的油田生產(chǎn)的需要，更好地完成油氣集輸?shù)纳a(chǎn)任務(wù)。

5結(jié)束語

在油田中，油氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化的工作涉及面廣，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，必須充分的考慮到各項(xiàng)影響因素的作用，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)集輸管網(wǎng)的分布路線進(jìn)行優(yōu)化，縮短地面集輸管網(wǎng)的長度，并且借助計(jì)算機(jī)的幫助對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行多次模擬，以便能夠找到適合的優(yōu)化方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志國.油氣集輸管網(wǎng)布局優(yōu)化的發(fā)展探討[J].全面腐蝕控制.2021（04）.53-54+100

[2]李俐瑩.關(guān)于油氣集輸工程管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)研究[J].石油石化節(jié)能.2021（04）.13-15+7

1331500511390