地下储气库地面管网优化运行研究

发布时间：2020-07-07 06:54

【摘要】：随着天然气能源的需求量不断增长,对天然气季节性供应起调峰作用的地下储气库也获得了更广泛的重视。对于储气库改造建设、生产运营等方面均有研究,而对于生产运营的研究是受到安全、环境、经济等多个方面因素影响的复合型问题。因此,在进入生产运营周期时,要合理的采取注采气的运行方案以满足以上众多的考量。本文就枯竭油气藏型地下储气库地面管网优化运行进行研究,主要内容有:将地下储气库压力系统划分为地下、井筒及管网三部分,分析其各个部分的运行方式,并描述了生产周期的优化运行原理。建立地下和井筒的压力、温度数学模型,着重推导了地面管网的模型及相关参数。详细分析了经典粒子群算法及经典遗传算法的优劣,对MOPSO算法的不足提出改进办法,将改进的MOPSO与NSGA-II算法相结合提出混合多目标优化算法,基于ZDT函数对三种算法仿真对比。建立以经济性和安全性为优化目标,综合考虑井场、单井及管道运行要求为约束条件的多目标优化模型。通过本文提出的混合多目标优化算法对此问题求解,确定最终配气方案,对实际生产计划制定提供有效的指导。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP18;TE972.2
【图文】：

储气库,类型分布

图 1.1 储气库类型分布图Fig 1.1 Distribution map of different kinds of underground natural gas storage表 1.1 全球不同地区储气库工作气量占消费量比例统计表[7]able 1.1 The volume of gas storage in different regions of the world accounts for consumption proportion地区储气库工作气量占全球工作数量/座 /108m3气量比例北美 480 1488 37.8%拉丁美洲 1 2 0.1%欧洲 150 1104 28.1%亚洲 21 48 1.2%独联体 50 1190 30.2%中东 2 60 1.5%亚太 12 43 1.1%

注气过程,优化原理

储气库系统压力系统划分分为地下、井筒、地面管网三部分。地下部分主要天然气在地层中的压力变化；井筒压力分布是井筒从井口到井底的压力变化；输管网部分的压力变化主要指沿线管道中压力变化过程，地面部分包括了注气程压缩机组、过滤器等，以及采气过程井口阀组、地面气体处理设施等。储气系统注采气过程压力系统如图 2.1 所示。.1.2 储气库系统注气优化运行原理本文以地下储气库地上—地下压力一体化系统[26]仿真为基础。注气期时，随天然气扩散入地层的量的累积，地层压力急剧升高，从而传递到井口，这时需压缩机辅助将气体注入到地层中。注气过程中，地层压力实时变化，压缩机功过低会导致注气量无法达到；压缩机功率过高会导致能耗的升高，从而有损经效益。压力一体化系统不能实现反向计算，因此本文储气库运行优化是通过atlab 计算从而控制压缩机的功率输出情况。如图 2.2 所示为注气过程优化原理图。=? 理想压缩机功率实际压缩机功率实际压缩机出口压力理想压缩机出口压力

布局图,地下储气库,布局图,储气井

第2 章地下储气库压力系统模型.1 地面管网模型拓扑结构地下储气库地面管网的布局方式根据储气库田的地形构造和集输工艺划分，要的地面管网拓扑结构有：放射形、树枝形及环形。由图 2.5，对放射状的拓扑构，储气井分别单独与集气站通过管道铺设连接；对树枝状的拓扑结构，则储井先汇集到分支管道，不同储气库经由分支管道汇集到主管道；对于环状的拓结构，每个储气井与环形的管道相连接，通过环形管道输送将天然气输送到集站。本文采取树枝状的地面管网拓扑方式。气井

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