王晴戈

重庆燃气集团股份有限公司渝中分公司 重庆 400013

近年来，我国对于能源的需求不断增加，使得我国对于能源的开发和利用有了新的发展空间。随着国民环保意识不断增强，传统化石能源被大众慢慢冷落。人们对天然气的需求量日益增加，伴随这样的大趋势，保障天然气输送安全的管网技术成为研究热点[1]。集输官网建设费用高昂，因此为了实现管网优化，只能优化站点布局、优选管径和壁厚、优化站内集输工艺。

1 我国的天然气集输管网建设现状

自改革开放以来，我国社会经济发展对能源的需求与日俱增，而天然气作为一种重要的清洁能源，自然成为了我国能源开发的主要对象。我国的天然气集输多是采用的多级集输流程，具体主要有以下几类：1.放射状集输管网：依照相关要求将若干气井分成一组，每个组单独设置一个集气站，统一通过集气管线纳入集气站，再经支线和干线进入到总站；2.枝状集输管网：由一条主干线贯穿整个气田，通过干线将天然气输入到集气总站；3.环状集输管网：由各个集气干线形成环状，并在适当位置向集气总站引出管线。整个天然气集输管网，是由无数个节点与弧组成的。

2 天然气管网优化原则

（1）运行安全性原则。因为天然气的危险性，集输官网的安全性要求较高。在管网运行工作时，必须严格遵守管网安全性原则。具体到管线上主要是管道的温度、压力、管材强度等工艺参数。所有参数都应在安全范围内，才能保障管线的安全运行。（2）经济性原则。在管网建设时，成本是管网敷设最重要的参数。费用主要包括前期建设的建设费用和后期管理的维护费用。经济性原则的目的是将钱较为高效的花费在管线建设上，尽量减少资金浪费。

3 天然气集输管网优化的策略

3.1 关于拓扑的形式

天然气集输管网在具体的运用过程中主要包括四种拓扑形态，即环状管网和树状管网以及综合类管网还有星状管网。比如通过应用枝状管网的方法来使得天然气的集输管网得到优化，有效减少各个集气站主要的管线成本，让天然气的工程逐渐向集约化转变。在这种方式的拓扑形式当中，需要相关的工作人员对管网具体的图样深入分析与探究，对具体的线路进行考察等等，还要对连接的方式有效分析和完善，这样确保布局具有科学性和合理性。星状的管网指的是有效使用气体处理厂，使得集气干线能够向周围的集气站进行辐射与延伸，最后延伸至主要的井口管网。利用这种方法，能够防止各个井口和各个主要的并行管线出现不利的影响，使得整体的天然气管网能够稳定、安全运行。通过实践化应用的方面进行分析，形状管网的拓扑形式一般适合在气井区域中长短轴的长度没有很大差距的区域[2]。树状管网其布局的方法是通过一个集气干线引出另外几个支线，进而得到一个具有整体的特点的管网拓扑结构。

3.2 井组优化

就现状而言，我国的天然气气田内部集输流程主要有两种，一种是单井集输流程，另一种是多井集输流程，两者在实际应用中的地质条件、地理条件、开发阶段等不同。一般情况下，为了生产及管理方便，对于气井数量多、面积大的天然气气田，会先将之划分为若干组，再分组进行处理；而每组中所包含的具体气井数量，则主要受实际地质条件、地理条件以及生产规模、井位分布等的影响。所以，若想有效实现天然气集输管网的优化，应当先对井组的划分进行优化。以往在井组划分时，都是在一定的井式和集输半径下依照“距离之和最短”的原则进行分组，但其并未充分考虑到集气量及集气规模等问题。只有将各气井划分到各自的集气站内，才能够满足井组合理分布的要求。

3.3 集气站管网布局优化

以往主要是通过树枝管网连接方式优化和中心集气站选址优化这两部分来达到集气站管网布局优化的目的。但是，在实际优化处理过程中，往往只是经计算得出最小的流量长度之和，但这个数值并不一定就是干线各管段的实际数值。虽然考虑了流量分配问题，但也存在着某些集气站输往中心站途径管线距离过长的问题。所以，若想有效优化集气站管网布局，首先要适当调整集气站的气体进入干线的接入点，确保整个集气干线的流量长度之和达到最小。而集气总站的选址则要充分考虑到气田管网的流量分布，避免某管段的流量太过集中，以免增加成本费用。另外，各集气站与集气总站之间的距离不宜太远，最好集气总站选址在天然气气田的中心位置，这样方便日常维护和管理[3]。

3.4 管网的设计和运行优化分析

管网设计需要在集输管网进行实际施工的准备阶段来进行，需要将天然气的集输管网整体情况作为入手点对管网进行合理的规划和设计，最主要的是对集输管道直径和管道的壁厚等等进行科学的设计和明确，通过有关的数学公式和物理原理等等来明确管道流量的和压力的具体参数，得到最科学的数据和信息，以此保证管网系统的建设成本得到控制，利用科学设计来提升经济效益。此外，在优化设计的前提下还需要不断改进管网的运行状况，选用最优的管理方式，使得管网能够保持良好的工作状态。

3.5 气田站址优化

在天然气集输管网优化中，集气站数量和站位的确定也是一项重要内容。集气站的具体数量，会直接影响到天然气集输管网系统的建设成本；而集气站的站位，则会直接影响到天然气集输管网的网络布局。气井、集气站以及压缩机站乃是地面管网系统的重要组成，一般需依据地层构造确定前两者，在生产井中间建设后者。

4 结语

综上所述，在天然气气田地面工程中，天然气集输系统占有较大的比重，所以如何有效优化天然气集输管网乃是一项重要研究课题。目前我国的天然气集输管网主要有放射状集输管网、枝状集输管网、环状集输管网以及三种形式组合管网这几种类型，若想实现管网优化，应当在遵循运行可靠原则和经济最优原则的前提下，着重进行井组优化、气田站址优化以及集气站管网布局优化。