关键词 长输管道；天然气；集输管网 ；优化设计
1 我国天然气管道发展现状
“新疆克拉玛依—独山子”原油管道，是中国首条油气长输管道。经过管道技术与建设工艺的迅猛发展，境内油气长输管道总里程逐年增大，包括原油、成品油、天然气等长输管道。天然气“十三五”规划提出，2020年中国干线管道总里程将达到10.4万公里，在2018年底，我国天然气长输管道总里程近7.6万千米。海气登陆与北气南下等全国油气管线网络逐渐完善，油气供应格局覆盖全国且纵贯南北。
我国长输天然气管道建设，正处于摸索性前进阶段，“陕京一线”是我国首条真正意义上的长输天然气管道。随后西气东输管道工程投产建成，我国正以平均每年新增4000公里管道里程的速度，以天然气产量年均增长12%的步伐，向新时代天然气工业格局迈进。尤其是近十年，天然气长输管道总里程快速发展，天然气管道主干线初步形成，包括中贵线、中缅线、西气东输、川气东送等。
2 天然气管道发展趋势
2.1 设施改造力度加大
在北方地区清洁取暖、冬季天然气保供等工程与会议精神的影响下，中石化与中石油等主要油气企业，加大了基础设施改造力度，各企业所属管道的独立问题逐渐得到解决，使得干线管道互联互通成为了可能，应急保供能力随之提高，如西二线广州末站、管网鳌头分输站的互联。2018年，鄂—安—沧天然气管道、蒙西煤制气管道等设施互联互通项目建设步伐加速，国内天然气串换与应急调峰等能力随之加强。
2.2 管道输送能力加强
为提高管道输送能力，提出了提升钢级以及加大管径、压力等措施计划，在政策等支持影响下，管道行业发展成就显著。尤其是管道断裂控制试验场的建设，展开了管材X80与1422 mm管径的直缝管爆破试验，为这一措施计划落实提供了基础保障。在俄罗斯与美国等国外发达管道设计经验引导下，我国超大输量管道技术研究步入正轨。
2.3 设备与控制系统自给自足
大型球阀、管道压缩机等关键设备，基本实现了国产化生产。随后20MW电驱与30 MW燃驱的国产化压缩机组正式投入使用。关键阀门与执行机构、流量计等管道设备基本实现自给自足。工业性试验56" Class900全焊接球阀、管道流量计已完成验收工作。呼和浩特—鄂尔多斯成品油管道建设中，首次使用了国产阀室PLC、RTU控制系统。国产设备与控制系统的研究成果，其转化速度加快，推动了我国天然气管道工程与控制系统国产化生产的进程。
2.4 智能化管道建设成为可能
在冀宁联络线项目中，数字化油气管道建成后，信息技术整合力度加大，掀起了我国油气管道建设信息化管理、机械化施工与数字化设计的新篇章。中俄东线当作智能化管道建设试点，通过工程全生命周期管理，智能化运营与数字化移交，全面打开我国长输智慧管网建设的新征程。
3天然气管网系统优化设计概述
天然气集输管网系统规模较大且兼具复杂性。在气田开发地面工程施工中要考虑到集输管网系统的规划。在气田开发地面工程中，包括了布置由一级集气站至二级集气站以及由井口至一级集气站的管网，同时也要合理布局各级集气站及每个集气站。以往，在布局管网及集气站的过程中，因为计算机技术等诸多原因，缺乏布局的整体考虑，导致集输管网系统在后期运营中难以满足运营要求，从而导致二次建设或工程改建等，进而导致人力、物力的浪费，加大了工程投资。所以，必须要优化设计天然气集输管网。进入经济快速发展阶段，我国集输管网的建设数量不断增多，为了降低集输管网的运营成本，提高其安全程度，必须要优化设计长输管道天然气集输管网。
优化设计集输管网，涉及到了诸多学科，包括图论方面的数学理论、运筹学、技术经济评价、最优化和计算机技术的应用等。通常情况下，长输管道天然气集输管网优化设计要解决如下几个问题：
第一，解决布局优化问题：明确网络拓扑形式，具体指的就是对布站方式及管网连接方式进行明确。
第二，对位置进行优化，明确中间站的具体位置。
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第三，优化相关参数，明确管道管壁厚度、管道直径等相关参数。
充分统一各个子问题，设计出合理的长输管道天然气集输管网系统优化计划。
4管网系统设置布局优化
4.1 天然气田井组区域划分优化
通常情况下，多个气井组合及单个气井独立连接是天然气田技术系统进行输送的主要方式。一般是依照施工区域地理条件、体质条件、天然气储存量以及开发水平对齐分类的。如果油气田开挖生产气井的数量相对较多，规模相对较大的话，通常会将气井划分成几组，在开采同组资源的时候，可以利用同一个集输站，确保设备开采的方便性与使用的效率。在最佳的附属状况下，对每个气井及相近的集输站开展井组区域划分，以确保成本最低化为前提，保障集输管道的流量、直径及长度保持在最佳状态。
4.2 优化站址
通常情况下，压缩机站、集气站及气井是组成气田地面集输系统的主要部分。通常情况下，在设计油藏工程的过程中，需要依照已经探明的地层构造，明确气井及景位。
通常情况下，集气站建立在其所在辖区一组生产井中部位置。当前，二级布站及三级布站是当前我国油气田地面集输管网系统布站的主要方式。在对集输站进行优化设计的时候，要考虑到天然气田的具体状况，依照辐射式网络状的方式安装集中式的集气站及气井，之后在依照树枝状结构汇总所有的集气站，至集气总站，进而构成具有整体性的集输管网系统。
4.3 优化干支管网布局
在连接干支管网布局之前，要合理连接气井及其相关的集气站。在设计以往天然气集输管网的时候，通常会利用安置独立分离集气总站和多较差树枝网络状连接的方式，设置长输管道天然气集输管网系统。在对集输管网系统进行分析规划与优化的时候，需要有总流量分布最小目标及最均匀目标，科学调整该系统，确保干支管道气体可以正常运输。为了实现对干支管网布局的优化，通常要思考如下方面：
第一，通过利用树枝状管网连接的方式优化干支管网布局，确保管网连接及其位置的合理性。
第二，利用在树枝状管网选择中心集气站地质，确保集气总站可以汇集所有的集气场站点，尽可能的减少集气管线的用量。
第三，在优化天然气集输管网干支管网的时候，要依照树枝网络方式加以明确。
第四，为了确保合理的设置，可以将额外集散点融入到集输管网布局中，结合相关理论设置接入点、支线及干线。
5优化管网设计
优化长输管道天然气技术管网，要优化管道的总体布局、地址选择及管道安装，同时还有对管网进行优化设计。在安装长输天然气集输管网的时候，要提前科学设计集输管网。在设计的过程中，要对集输管网管径组合进行重点处理。利用物理理论和数学理论，计算并明确集输管道压力及流量等相关参数，并以最佳的方式、最低的成本获得集输管网系统的最优化设计。
6优化设计管网运行
在完成对长输天然气集输管网的建设工作之后，要合理优化天然气集输管网的运行状况。通过设置科学的运行参数及管理方式确保长输管道天然气集输管网的顺利运行，并保持最佳的运行状况。对天然气集输管网的运行优化通常是优化管道结构、压缩机特征、分布模式以及边界条件等，最终确保长输管道天然气集输管网的合理运行。
7结论
随着我国不断扩大的天气开发规模，我国集输管网的数量不断增多，系统复杂程度也不断提高。通常情况下，安装管网会利用环状、枝状、放射状等方式，因此，在管道安装期间会存在诸多安全隐患，主要是由于管道交叉、管道连接所导致的问题，只有在集输管网安装前期阶段及运行中考虑到以上问题，对集输管网进行有效优化，才能保证其安全性，除此之外，还为天然气的生产与管理提供了便利的条件。
参考文献
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论文作者:马良
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：管网论文; 管道论文; 天然气论文; 集气站论文; 气井论文; 气田论文; 系统论文; 《工程管理前沿》2020年第1期论文;