PIPELINE软件在气田集输实时监控中的应用

PIPELINE软件是一种离线或者在线的集输管网仿真模拟计算软件,不但可以用来测试和评价输气管道的设计或进行实际操作参数的设置,还能与气田集输实时监控系统进行有机结合,为集输管网运行提供辅助专家诊断分析。以大牛地气田集输生产实际为例,进行管网水力、热力计算,天然气调峰正常工况分析和用户中断用气工况模拟分析,结果表明,该仿真模拟软件和实时监控系统有机结合,改变了气田根据人工计算或凭经验来预测天然气集输管网的运行情况和调峰的现状,不但降低了劳动强度,而且使预测效果得到了根本性提升,排除了管网运行管理的安全隐患。PIPELINE软件不仅方便了管网的运营管理,还避免了生产调度上的盲目性,为科学地管理气田集输管网系统提供了专家式的理论指导。

基于有限元法的油气田集输管网阴极保护布局优化

在利用有限元法建立外加电流阴极保护模型的基础上,借助Sobol灵敏度分析,确定了显著影响某油气田集输管网阴极保护效果的关键参数,并通过粒子群优化(PSO)算法对其系统布局进行优化。结果表明:由于外加电流阴极保护模型的模拟电位与测试桩的测定电位误差较小,故该模型能够较好地反映出油气田集输管网的电位分布现状;改变防护涂层电阻率等一阶敏感性系数较高的因素会对阴极保护效果产生较大影响,土壤电阻率、防护涂层电阻率以及管道埋深与其他参数之间可能存在明显交互作用;当利用PSO算法对油气田集输管网的阴极保护效果进行全局寻优时,该模型经过47700次粒子进化迭代后的最佳阴极保护系统有效覆盖率高达99.14%,优化效果显著。

苏里格气田采气集气工艺及管网模拟研究现状

苏里格气田作为我国内陆最大的整装气田,随着天然气不断开采,地层压力逐渐降低,采气工艺技术的革新与集气管网布局的优化成为延续气田生产寿命的核心问题。该气田通过井下节流工艺有效利用地温热能解决了水合物堵塞问题;新型锁芯式井下节流器一次打捞成功率在90%以上;布井方案采用单井串接工艺,缩短了采气管线长度;减少运行管理费用投入,使建设投资额降低约48.8%。梳理了近年来管网模型研究的发展动态,指出不同方法的优缺点,并以苏里格气田采气量增加30%的背景下,展示了骨架管网水力计算模型的建立过程和模拟软件算法流程,利用TGNET软件模拟管网压降幅度,从而有效抑制水合物生成并避免经济损失。针对集输管网适用性评价进行讨论,指出了生产工况变化对管网运行效率的影响,以及建立水力计算模型对于预测和避免潜在风险的必要性。

基于KPCA-GA-BP模型的页岩气集输管道的内腐蚀速率预测

针对页岩气集输管道的内腐蚀,提出了一种基于KPCA-GA-BP组合模型的腐蚀速率预测算法。以某条页岩气集输管道的检测结果作为训练数据,运用反向传播(BP)神经网络建立预测模型,运用遗传算法(GA)优化了神经网络权值和阈值的初始值,运用核主成分分析法(KPCA)对数据进行了降维,在模型建立的过程中不断优化提升模型的预测精度,采用所建模型对另一条相邻管道进行预测并开挖验证。结果表明:选择TRAINGDM作为训练函数,隐含层节点为(8,1),遗传算法进化数为50,种群规模为100,交叉概率为0.3,变异概率为0.2,运用KPCA将数据从7维降为4维后,此模型的均方误差最低为0.12,当该模型用于相邻管道的预测时,均方误差为0.14。运用KPCAGA-BP模型,对页岩气集输管道内腐蚀速率进行预测具有一定的准确性,此模型可用于辅助指导现场内腐蚀直接评价等相关工作。

海上气田群集输管网运行参数优化研究

海上气田群集输管网由气井、海上平台、陆岸终端等单元组成,各单元之间由海底管道连接,既相互独立,又彼此影响。采用LedaFlow、K-Spice对气田群集输管网运行参数进行优化模拟,可以提升集输管网运行效率,降低系统能耗,实现增储上产、提质增效、节能降耗多重目的。模拟和现场测试结果表明,降低海底管线的运行压力,可以降低压缩机能耗,同时,还可降低海底管线上游平台的运行压力,进而降低生产井背压,增加技术可采储量。由此,总结形成一套可复制、易推广的海上气田群集输管网运行参数优化方案,具有很强的实际指导意义。

气田无人机巡检系统应用探讨

某气田集输管网分布广、地理环境恶劣,巡检工作量大,给人工巡检带来了较大难度。为进一步提高应急处置能力,提出了采用无人机代替部分人工进行智能化巡检的方案;介绍了无人机巡检系统的组成,给出了飞行平台、传输链路、手持遥控系统、移动无人机机场、无人机自助机场和地面站操作系统等无人机巡检主要设备的技术参数和功能。应用无人机巡检系统可以有效提升气田管理的数字化水平和应急处置能力。

基于天地图的油气田集输管网完整性评价系统设计

中国油气管道安全一直是一个不可忽略的问题,一旦发生事故,不仅会造成巨大的经济损失和负面的社会影响,还会严重影响到周边居民的生命财产安全[1]。本文基于管道完整性管理理论和天地图权威的地理信息数据,构建油气田集输管网完整性评价系统,实现对集输管网的闭环管理,满足各层级油气管道行业安全生产管理需求,全面提升管网安全管理水平。

基于遗传算法的油田集输管网优化调整方法

为解决油田生产能耗大、管网造价高问题,提出基于遗传算法的油田集输管网优化调整方法。首先在油田集输管网布局一定的情况下,利用管网节点矩阵计算管网参数;其次,根据集输管网工艺流程以及热力、水力分析构建油田集输管网数学模型的目标函数;最后对管径以及其所在位置进行编码,利用Prime算法确定集油站的位置,并评估个体的适应度,再利用遗传算法获得油田集输管网优化结果。通过实际应用以及对应用结果的评估,集输管网能耗高的6个计转站吨油耗电量减少了16.5 kWh,吨油耗气量减少了12.9 m^(3),一年可节省费用56.3万元,具有明显的节能降耗效果。

基于文本挖掘技术的油田集输管道失效诱因关联分析

为有效预防油田集输管道失效事故的发生,以某油田2018—2021年管道失效记录为基础,采用数理统计方法分析各类管道的失效特征,利用词云图和Apriori算法分析事故类型、常见诱因及诱因间的关联规则,再通过共现矩阵构建共现网络,明确集输管道失效事故发生的关键诱因项和不同诱因发生的加速项集合,最后采用多项文本挖掘技术确定事故发展的耦合关系。结果表明,位于高后果III级区域的原油低压管段和天然气中压管段是风险管控的重点;管道泄漏、油气聚集、油池火、闪火是常见事故类型,施工破坏、土壤腐蚀、防腐层破损、管道占压、含有腐蚀性物质等是常见的事故诱因;管道泄漏和油气聚集具有强关联性,在管道泄漏条件下,发生油气聚集的概率为85.21%,两者同时出现的概率为18.21%;施工破坏、土壤腐蚀、外加电流保护失效、管道占压的共同出现是导致管道失效的主要因素;诱发土壤腐蚀和内腐蚀加速的主控原因与多项诱因相关,在后续风险管控中应尽量避免多项诱因的同时出现。

川西天然气集输管网系统最优规划研究

川西天然气集输管网系统庞大而复杂,而管网最优规划是在气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题,它不仅涉及到从井口到一级集气站,从一级集气站到二级集气站等的管网布置,还涉及到各级和各个集气站的布局。文章针对效益和费用两个目标,建立了川西集输管网系统最优规划的数学模型,并应用资源优化ReO软件进行了仿真计算,得出了川西管网的最优规划方案。该管网系统最优规划研究成果,不仅适用于新建天然气管网系统,还适用于已建管网系统的评价和改造。

基于遗传算法的油气集输管网运行效率优化

油气集输系统的能量耗散,在油田生产能量消耗中占主导地位.若集输管网各项运行参数没有随着油井开发参数的变化而相应调整,将导致集输系统能耗逐年增加,集输用气和用电单耗不断升高.对于这一问题,以树状双管掺水集输管网为研究对象,在布局一定的情况下,以管网掺水量、掺水温度、掺水压力为参数变量,运用遗传算法编制程序对其优化.以某油区树状双管掺水集输管网为例,通过运算得到优化后的运行参数,管网运行能耗比优化前降低了28%.

天然气集输管网仿真技术研究

通过建立天然气管网管道元件以及非管元件仿真数学模型,采用隐式差分法将偏微分模型转换为有限差分方程,并采用牛顿-拉夫逊法求解模型,最后对某天然气管网进行了仿真分析,结果表明:各管道中的压力没有超过管道允许压力,部分管段压降、流量很小,增输潜力巨大,因此,可以调整输气方案,适当增加输气量.

集输管网失效的故障树分析

通过大量的现场调查发现,引起集输管网发生失效的直接原因是管道与附件设备的失效。对集输管网失效的各因素进行了综合性的分析,建立了以集输管网失效为顶事件的故障树。考虑44个基本事件,使用下行法对集输管网失效故障树进行分析,得出了系统全部52个最小割集,而且对故障树进行了定量分析。对集输管网进行定性分析找出集输管网最薄弱的环节,可为老管网的维护和新管网的设计提供理论指导。

星状原油集输管网拓扑优化的混合遗传算法

以投资最小为目标函数,建立了星状原油集输管网拓扑优化数学模型。根据模型特点,利用改进的整数编码遗传算法优化井站隶属关系,利用非线性优化方法优化出相应的计量站最佳位置。针对遗传算法的局限性,对操作过程进行了改进,结合了模拟退火算法,调整了适应函数,给出了初温的确定方法,改进了选择复制操作,从而形成了混合遗传算法,并采用随机多父辈适应函数值加权交叉和多种改进变异操作方法。同时在操作过程中给出了约束条件的处理方法,减少了不可行解的产生,提高了算法优化效率。算例显示了该优化方法的有效性。

基于遗传算法的气田集输管网整体优化方法

目前气田常用天然气集输管网分级优化法的缺点在于每一级的优化结果仅仅是局部最优解,难以保证最终结果是全局最优解。为此,提出了基于遗传算法的气田集输管网整体优化方法,即以整个管网的投资费用最低为目标函数建立数学模型,采用遗传算法求解,在遗传算法中将各站的站址及站辖管道的管径放在一起作为优化变量,求出管网投资费用最低时各站的站址以及各条管道的管径;同时针对遗传算法本身的局限性,结合模拟退火算法,调整了优化方法的适应度函数。实例计算结果表明,该整体优化方法在节省投资方面要优于传统的分级优化方法。

环形集输管网拓扑优化设计

本文研究环形集输管网的布局优化设计问题,建立了系统的优化数学模型,提出了分解求解方法,并计算了工程实例。文中还讨论了优化问题的计算复杂性,指出此问题属于NP-hard问题,应建立有效的近似求解方法。

基于遗传算法的集输管网井组划分

通过对油田集输管网的分析研究,建立了基于产量距离之和最小的井组最优划分的数学模型,并采用基于整数编码的遗传算法对模型进行了求解。实例计算表明:建立的以产量距离之和最小为目标的数学模型更能反映集油管网投资的经济性,采用基于整数编码的遗传算法进行求解,其寻优效益高,且收敛性和稳定性也较好。最后求得的产量距离和为18937.93 km.t/d,比文献[2]中的划分结果小1381.07 km.t/d.

FAST Piper软件在气田管网分析中的应用

天然气集输管网运行状况分析和预测可为气井生产、气量调配、管网调整等提供依据。文章介绍了加拿大Fekete公司的FAST Piper集输系统分析优化软件的功能、特点以及在气田集输管网分析中的应用步骤及过程。以靖边气田为例,利用该软件对气田生产中的集输系统节点压力预测、多方案计算优化、异常情况下管网运行状况瞬时模拟、环形管网以及配气管网等进行了分析。该软件界面直观,计算准确,基本可以处理天然气集输管网分析中的各类问题,并可有效提高工作效率。

气田集输管网最优管径组合

本文继文献〔1〕之后,进一步建立了气田管网规划布局中的最优管径组合问题的模型,介绍了求解方法,并用计算机程序求解典型网络实例,结果令人满意。

实施全国天然气管网大联通的战略构想

就国内天然气资源、消费市场及利用规划看,与工业发达国家一样,实施输气管网全国大联通是天然气工业发展的必然趋势与要求。分析实现管网联通存在的问题认识到:通过进行前瞻性规划、完善法律法规建设、完善相关国家技术标准、开发天然气利用新技术等措施,在全国范围内实施输气管网大联通是可行和紧迫而且必要的。一个完整的、科学的天然气大网络,不仅能优化国家资源配置与设备利用,而且能大大增强输气系统的安全性、可靠性和灵活性。