天然氣集輸系統優(yōu)化配產(chǎn)

008年第1期內蒙古石油化工51天然氣集輸系統優(yōu)化配產(chǎn)劉世甲華北油田分公司第三采油廠(chǎng),河北河間062450)摘要:天然氣集輸親統優(yōu)化配產(chǎn)是以地面天然氣集輸管網(wǎng)為研究對象,并在營(yíng)網(wǎng)建設完成后,按照氣田對集輸管網(wǎng)的充分合理輸氣,配氣站對天然氣用戶(hù)的充分合理配產(chǎn),進(jìn)而達到供給平衡和滿(mǎn)足天然氣消費為目的,從而使氣田獲得最大的經(jīng)濟效益和銷(xiāo)售公司獲得的最大經(jīng)濟利益為目標,并根據不同季節和時(shí)段的用氣量不同,通過(guò)對天然氣管網(wǎng)親統輸配氣過(guò)程中各種彩響因素,包括壓氣站、管道內壓力降分析以及菅內流動(dòng)性分析,其中通過(guò)壓力降方程的推導,用 Newton- Raphson方法對管網(wǎng)模擬統方程的求解,并給出各節點(diǎn)壓力和流入流出量的實(shí)例。本文還可以將模型推廣到其它種類(lèi)的菅道類(lèi)型,以及其他領(lǐng)域,如供水管網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題等。關(guān)鍵詞:壓氣站;輸氣管道;壓力降; Newton- Raphson;數學(xué)模型;集輸配產(chǎn);時(shí)間序列;罰函數1緒論2.2數學(xué)模型的建立隨著(zhù)由計劃經(jīng)濟向市場(chǎng)經(jīng)濟過(guò)渡在各大油氣銷(xiāo)售的推進(jìn)進(jìn)程,天然氣越來(lái)越成為人們生活中的必maxF=22SQ2-2 Ec, Qh:-22h:AQt須燃氣能源在氣田內部每一口井由于其輸往氣田[(e)-1]集氣總站所經(jīng)過(guò)的管線(xiàn)長(cháng)度和輸氣壓力的不同,從s—銷(xiāo)售企業(yè)向用戶(hù)j銷(xiāo)售天然氣的售氣價(jià),而造成了每口氣井外輸單位氣量的成本消耗不同元/萬(wàn)m3氣田的實(shí)際產(chǎn)氣的多少除了與各氣井的產(chǎn)量有關(guān)c—銷(xiāo)售企業(yè)在氣源i處的購氣價(jià),元/萬(wàn)m3系,而更多的是受到市場(chǎng)對天然氣的需求量影響,而Ql—在時(shí)間段t,銷(xiāo)售公司向用戶(hù)j銷(xiāo)售天然天然氣的需求量多少是取決于用戶(hù)的用氣量,用戶(hù)氣的流量,萬(wàn)m/h的用氣量不是恒定不變的,不但隨著(zhù)季節的不同而QH一在時(shí)間段t,銷(xiāo)售公司從氣源i的購氣變化甚至每天的時(shí)間段的用氣量也是不均衡的。量,萬(wàn)m3/h作為天然氣生產(chǎn)企業(yè)的各氣田,只有適應這種h-壓氣站z的單位運行費用;元/(kW·h)需求變化,制定合理的輸配氣運行方案和各氣井的壓氣站z的天然氣吸入流量,萬(wàn)m3/h合理配產(chǎn),才能實(shí)現其最大的經(jīng)濟效益A—代表壓氣站功率計算公式中所有的常系在氣田內部如何合理的調度生產(chǎn)和配置各氣井數之積的產(chǎn)量以適應季節性和時(shí)段性的需求量變化,進(jìn)而k—1,k為氣體的絕熱指數通過(guò)各種自動(dòng)化儀表,靈活的調度氣田的生產(chǎn),進(jìn)而實(shí)現自己的最大經(jīng)濟效益。2.3約奈件2優(yōu)化數學(xué)模型的建立2.3.1氣井的產(chǎn)量的約束:Qm≤Q≤Qli/max2.1決策變量的確定23.2氣源供氣壓力的約束:Pm≤P≤Pl/mx,t—在時(shí)間段t,銷(xiāo)售公司從氣源i的購氣=1,2,…,T量,萬(wàn)m3/h;2.3.3壓氣站處理能力的限制:AQ[(e2)-1]Q—在時(shí)間段t,銷(xiāo)售公司向用戶(hù)j銷(xiāo)售天然≤Nm,t=1,2,…,T;氣的流量,萬(wàn)m3/h;2.34用戶(hù)天然氣需求量約束:Qhm≤Q≤QlmQ在時(shí)間段t管段m內的天然氣流量,2.3.5管路壓降方程:Q=500rs萬(wàn)m3/h3模型的求解fm—在時(shí)間段t壓氣站z的運行費用,元。3.1構造罰函數中國煤化工收稿日期:2007-09-1CNMHG作者簡(jiǎn)介:劉世甲(1970—),男,1990年畢業(yè)于華北石油學(xué)校石油礦場(chǎng)機槭專(zhuān)業(yè),助理工程師,在讀河北工業(yè)大學(xué)石油工程專(zhuān)業(yè)。長(cháng)期從事油田機械設計與維修工作。內蒙古石油化工2008年第1期構造罰函數,將原非線(xiàn)性約束問(wèn)題轉化為無(wú)約允許誤差e,即束問(wèn)題彐d2(1≤d2≤D2)使得一Cd2(XH1)minP(X, M15cQ+h'AQfom. [(pou或者存在某一個(gè)等式約束函數基于步驟B求得的最優(yōu)解的函數值的絕對值大于步驟A確定的允許py-1-8Q+Mg:c(XyP+g是,誤差即[Ca2()]H42(Ca2(X))彐dl(1≤dlM1,然后繼續回到步驟D1—一模型中等式約束個(gè)數,模型中為B;否則,停止迭代,得到本文模型的最優(yōu)解。4結論D2——模型中不等式約束個(gè)數,模型中本文根據歷年數據資料,用時(shí)間序列預測對氣為9;井產(chǎn)量和用戶(hù)的消費進(jìn)行短期的預測,其中氣井產(chǎn)3.2具體實(shí)現步驟量分穩產(chǎn)期與遞減期來(lái)分別預測,穩產(chǎn)期也用時(shí)間序列建立數學(xué)模型;遞減期則利用J. J. Arps建立的minP.(x,M)=∑cQ+∑MAQ[(p/’三種遞減模型,即指數遞減雙曲線(xiàn)遞減和調和遞減來(lái)判別預測然后用二元回歸分析法來(lái)求解,最終建p)-1]-∑sq+M∑[cax)y+M∑[C立了有壓氣站的輸配氣管網(wǎng)運行優(yōu)化的數學(xué)模型,(X)]2Ha2(Cd2(X))(1)并使用罰函數法實(shí)現了對該非線(xiàn)性規劃問(wèn)題模型求我們按照如下的步驟求解上面的約束規劃模解。[參考文獻]A.取定一個(gè)罰因子M=M1>0,確定一個(gè)允許[1]李仕倫天然氣工程.北京:石油工業(yè)出版社誤差e>0I998B.求解由約柬極值問(wèn)題轉化成的無(wú)約束極值[2]胡運權,郭耀煌.運籌學(xué),北京:清華大學(xué)出版問(wèn)題的最優(yōu)解杜,1998.mi(xM)-+=【Ay[3自,系育方天然氣案輸工程,北京:石油-1]-sQ+M2[Cn(X)y+M21[C[41江澤,徐羽,王壽喜,營(yíng)自強,輸配氣管網(wǎng)(X)]2u2(Cd2(X))(2)的模擬分析.北京:石油工業(yè)出版社,1993式中:k1表示罰因子的迭代序號。[5]李長(cháng)俊,天然氣管道輸送,北京:石油工業(yè)出版用最優(yōu)下降法找到(2)的最優(yōu)解,計為XC.檢驗是否滿(mǎn)足停止迭代條件(檢驗是否已經(jīng)[6] Battelle Columbas Division. Guidelines for求得最優(yōu)解)Hazard Evaluation procedure. New York t如果,存在某一個(gè)不等式約束函數基于步驟BAmerican Institute of ChemicalEngineers求得的最優(yōu)解的函數值的相反數大于步驟A確定的l985Optimized Distributing Production of Natural Gas Gathering and Transportation SyetemLIU Shi-jia(The Third Oil Production Factory of Huabei Petroleum Company, Hejian, Hebei, 062450)Abstract: The optimize ration and produce of natural gasgathering and transportation syetem studynatural gas' gathering and transportation pipeline network on the ground, when finished the construction ofthe pipe net, gas field rationally transport gas to gathering pipeline network and the station of rationing gasrationally ration gas, we want gas field and selling corporation get the most benefit when we satisfy thealance of supply and consume of gas, but we must consider different season and period the time to resultin different consumption of gas and other effect factors, for example the station of pressing gas, fall of pressin the pipeline and streaming analyze on the pipeline. When中國煤化工m, we solveit with Newton-Raphson method, lastly, we will give someother piand other fields, such as water suply pipe optimize problemsYHCNMHGKey words: Station of pressing gas; Ipeline of tranpotation gas i Fall of press Newton-Raphson;Mathematic model, Time sequence i Penalized function