解楠（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

淺析油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的現(xiàn)狀

解楠（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

隨著市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，石油、天然氣等能源型資源在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、日常生活中的作用與地位越來越重要，基于這樣的原因，人們對石油、天然氣能源的需求量也在不斷提高，油氣管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而給油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法提出了更高的要求，因此，必須加強(qiáng)對油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的關(guān)注與研究力度。本篇論文中，筆者主要對油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的現(xiàn)狀進(jìn)行了探討與分析，以供參考。

油氣管網(wǎng)；規(guī)劃設(shè)計；原則；方法

油氣管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計工作，是一個系統(tǒng)的、持續(xù)性的重要工作，規(guī)劃設(shè)計工作具有廣泛性、復(fù)雜性以及系統(tǒng)性的顯著特征，在實(shí)際實(shí)施規(guī)劃設(shè)計工作的過程中，必須對現(xiàn)有管網(wǎng)以及目前的實(shí)際供求關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)分析，并要對管網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

1 油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的原則

1.1 先進(jìn)性原則

對于輸氣管網(wǎng)來說，雖說目前大多數(shù)規(guī)模相對不大，但其卻十分復(fù)雜，單純依靠運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)或者是手工計算遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須運(yùn)用多種科學(xué)的、精確的、先進(jìn)的管網(wǎng)模擬軟件，分析計算多種規(guī)劃設(shè)計方案，并從中選出一種最佳的、最適合實(shí)際情況與實(shí)際要求的改造與擴(kuò)建規(guī)劃設(shè)計方案。與此同時，在管網(wǎng)調(diào)度方面，也要應(yīng)用一些先進(jìn)的實(shí)時控制軟件，來開展在線模擬分析與計算，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)運(yùn)行效率在最大限度的提高，盡可能地使輸氣成本得到降低。

1.2 整體性原則

對于天然氣開發(fā)規(guī)劃設(shè)計來說，主要有三個組成部分，即地面建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計、采氣工程規(guī)劃設(shè)計以及氣藏工程規(guī)劃設(shè)計。若是能夠在地面建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計之中應(yīng)用一些科學(xué)的、精確的數(shù)模軟件，實(shí)現(xiàn)地面建設(shè)工程數(shù)模軟件、氣藏數(shù)模軟件兩者之間的有效結(jié)合，這樣的前提下，在氣藏工程規(guī)劃設(shè)計方案的制定過程中，就要考慮到地面建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計對其所產(chǎn)生的影響，這就從根本上改變了先制定氣藏工程規(guī)劃設(shè)計最優(yōu)方案、后根據(jù)這一方案來制定地面建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計方案、最后作出優(yōu)化方案這種傳統(tǒng)的、陳舊的做法[1]。這一種新的研究方法，使油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作的整體性得到了很大程度上的加強(qiáng)，也更符合油氣管網(wǎng)上下游工程互相影響、互為依存的實(shí)際情況，更符合油氣管網(wǎng)上下游工程同步發(fā)展、統(tǒng)一規(guī)劃的要求。

1.3 持續(xù)性原則

先進(jìn)性原則、整體性原則是油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則，除此之外，對于油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作來說，必須進(jìn)行全面、綜合的考慮。油氣管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計工作，是一個系統(tǒng)的、持續(xù)性的重要工作，規(guī)劃設(shè)計工作具有廣泛性、復(fù)雜性以及系統(tǒng)性的顯著特征，從上游資源至下游用戶，存在著非常多的可變因素，基于這樣的原因，必須將油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作當(dāng)作一項(xiàng)持續(xù)進(jìn)行的工作。

2 油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的現(xiàn)狀

2.1 以Hopfield為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

上個世紀(jì)80年代，霍普菲爾德和湯克在求解TSP問題的時候應(yīng)用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，并取得了成功。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是將合適的能量函數(shù)引入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中，使其能夠與問題目標(biāo)函數(shù)具有一致性，從而來對神經(jīng)元間的聯(lián)結(jié)權(quán)進(jìn)行確定，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不斷發(fā)生變化的過程中，其能量也在不斷減少，當(dāng)兩者之間達(dá)到平衡狀態(tài)的時候，最終收斂到局部最優(yōu)解。這種方法具有自組織性、自適應(yīng)性、容錯性以及能夠大規(guī)模并行處理的基本特征[2]。在對輸氣管網(wǎng)的布局優(yōu)化問題進(jìn)行求解的時候，應(yīng)用以Hopfield為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，能夠有效解決維數(shù)障礙問題。相關(guān)研究文獻(xiàn)中，權(quán)值為2個城市間的管道長度，并在充分考慮穿跨越、特殊地形等工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，各管段投資與路線長度不一定線性近似的條件下，單純依靠最短路徑指標(biāo)來進(jìn)行輸氣管網(wǎng)規(guī)劃，具有一定的局限性。這樣的情況下，可以舍棄兩點(diǎn)間長度，將各點(diǎn)間投資費(fèi)用當(dāng)作是管網(wǎng)布線參數(shù)，來計算最優(yōu)路線選擇。

2.2 圖論法

相關(guān)文獻(xiàn)研究中，通過以輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型，也就是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有供配氣節(jié)點(diǎn)、壓氣站以及氣源，網(wǎng)絡(luò)的弧是兩節(jié)點(diǎn)間的管道，管道的總投資為弧長，這樣的條件下對最優(yōu)管網(wǎng)布局進(jìn)行求解，優(yōu)化目標(biāo)是管道投資最省。在有一個未知的管道投資函數(shù)的條件下，可以將管道投資當(dāng)作是管長線性函數(shù)，忽略流量、氣體的流向等因素的情況下，對管網(wǎng)初始布局進(jìn)行求解，也就是聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)用管道，邊的權(quán)為兩節(jié)點(diǎn)直線距離，這樣的情況下，總的弧長也就會最短。然后可以應(yīng)用圖論中的求解最短生成樹的方法來進(jìn)行求解。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，求最短總長管網(wǎng)布局的全部算法中，效果最好的一種算法便是SI算法[3]。

3 結(jié)語

綜上所述，油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作是一個系統(tǒng)的、廣泛的、復(fù)雜的工作，隨著油氣管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們提高了對油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法的要求。油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作實(shí)際實(shí)施過程中，必須遵循先進(jìn)性原則、整體性原則以及持續(xù)性原則，還要有效利用各種先進(jìn)的、精確的模擬軟件以及各種科學(xué)合理的油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相信未來各種油氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法還會得到不斷改進(jìn)與完善，為油氣管網(wǎng)建設(shè)做出更好的貢獻(xiàn)。

[1]張龍飛，董斌.地下油氣管網(wǎng)建設(shè)中的若干地震安全問題淺析——以平陸城區(qū)為例[J].山西地震，2016，(04):27-31.

[2]周軍，李曉平，鄧濤，陳仕林，萬璐，紀(jì)小婷，石國赟，宮敬.集輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究的體系結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向[J].油氣儲運(yùn)，2014，(07):707-713.

[3]艾慕陽.大型油氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性若干問題探討[J].油氣儲運(yùn)，2013，(12):1265-1270.

解楠（1989-），男山西省古縣人助理工程師本科主要從事天然氣集輸與處理設(shè)計工作