008年第1期內(nèi)蒙古石油化工51天然氣集輸系統(tǒng)優(yōu)化配產(chǎn)劉世甲華北油田分公司第三采油廠,河北河間062450)摘要:天然氣集輸親統(tǒng)優(yōu)化配產(chǎn)是以地面天然氣集輸管網(wǎng)為研究對象,并在營網(wǎng)建設(shè)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的充分合理配產(chǎn),進而達到供給平衡和滿足天然氣消費為目的,從而使氣田獲得最大的經(jīng)濟效益和銷售公司獲得的最大經(jīng)濟利益為目標,并根據(jù)不同季節(jié)和時段的用氣量不同,通過對天然氣管網(wǎng)親統(tǒng)輸配氣過程中各種彩響因素,包括壓氣站、管道內(nèi)壓力降分析以及菅內(nèi)流動性分析,其中通過壓力降方程的推導(dǎo),用 Newton- Raphson方法對管網(wǎng)模擬統(tǒng)方程的求解,并給出各節(jié)點壓力和流入流出量的實例。本文還可以將模型推廣到其它種類的菅道類型,以及其他領(lǐng)域,如供水管網(wǎng)優(yōu)化問題等。關(guān)鍵詞:壓氣站;輸氣管道;壓力降; Newton- Raphson;數(shù)學(xué)模型;集輸配產(chǎn);時間序列;罰函數(shù)1緒論2.2數(shù)學(xué)模型的建立隨著由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟過渡在各大油氣銷售的推進進程,天然氣越來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(nèi)部每一口井由于其輸往氣田[(e)-1]集氣總站所經(jīng)過的管線長度和輸氣壓力的不同,從s—銷售企業(yè)向用戶j銷售天然氣的售氣價,而造成了每口氣井外輸單位氣量的成本消耗不同元/萬m3氣田的實際產(chǎn)氣的多少除了與各氣井的產(chǎn)量有關(guān)c—銷售企業(yè)在氣源i處的購氣價,元/萬m3系,而更多的是受到市場對天然氣的需求量影響,而Ql—在時間段t,銷售公司向用戶j銷售天然天然氣的需求量多少是取決于用戶的用氣量,用戶氣的流量,萬m/h的用氣量不是恒定不變的,不但隨著季節(jié)的不同而QH一在時間段t,銷售公司從氣源i的購氣變化甚至每天的時間段的用氣量也是不均衡的。量,萬m3/h作為天然氣生產(chǎn)企業(yè)的各氣田,只有適應(yīng)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m3/h合理配產(chǎn),才能實現(xiàn)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(nèi)部如何合理的調(diào)度生產(chǎn)和配置各氣井數(shù)之積的產(chǎn)量以適應(yīng)季節(jié)性和時段性的需求量變化,進而k—1,k為氣體的絕熱指數(shù)通過各種自動化儀表,靈活的調(diào)度氣田的生產(chǎn),進而實現(xiàn)自己的最大經(jīng)濟效益。2.3約奈件2優(yōu)化數(shù)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—在時間段t,銷售公司從氣源i的購氣=1,2,…,T量,萬m3/h;2.3.3壓氣站處理能力的限制:AQ[(e2)-1]Q—在時間段t,銷售公司向用戶j銷售天然≤Nm,t=1,2,…,T;氣的流量,萬m3/h;2.34用戶天然氣需求量約束:Qhm≤Q≤QlmQ在時間段t管段m內(nèi)的天然氣流量,2.3.5管路壓降方程:Q=500rs萬m3/h3模型的求解fm—在時間段t壓氣站z的運行費用,元。3.1構(gòu)造罰函數(shù)中國煤化工收稿日期:2007-09-1CNMHG作者簡介:劉世甲(1970—),男,1990年畢業(yè)于華北石油學(xué)校石油礦場機槭專業(yè),助理工程師,在讀河北工業(yè)大學(xué)石油工程專業(yè)。長期從事油田機械設(shè)計與維修工作。內(nèi)蒙古石油化工2008年第1期構(gòu)造罰函數(shù),將原非線性約束問題轉(zhuǎn)化為無約允許誤差e,即束問題彐d2(1≤d2≤D2)使得一Cd2(XH1)minP(X, M15cQ+h'AQfom. [(pou或者存在某一個等式約束函數(shù)基于步驟B求得的最優(yōu)解的函數(shù)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(xù)回到步驟D1—一模型中等式約束個數(shù),模型中為B;否則,停止迭代,得到本文模型的最優(yōu)解。4結(jié)論D2——模型中不等式約束個數(shù),模型中本文根據(jù)歷年數(shù)據(jù)資料,用時間序列預(yù)測對氣為9;井產(chǎn)量和用戶的消費進行短期的預(yù)測,其中氣井產(chǎn)3.2具體實現(xiàn)步驟量分穩(wěn)產(chǎn)期與遞減期來分別預(yù)測,穩(wěn)產(chǎn)期也用時間序列建立數(shù)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(shù)遞減雙曲線遞減和調(diào)和遞減來判別預(yù)測然后用二元回歸分析法來求解,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(shù)學(xué)模型,(X)]2Ha2(Cd2(X))(1)并使用罰函數(shù)法實現(xiàn)了對該非線性規(guī)劃問題模型求我們按照如下的步驟求解上面的約束規(guī)劃模解。[參考文獻]A.取定一個罰因子M=M1>0,確定一個允許[1]李仕倫天然氣工程.北京:石油工業(yè)出版社誤差e>0I998B.求解由約柬極值問題轉(zhuǎn)化成的無約束極值[2]胡運權(quán),郭耀煌.運籌學(xué),北京:清華大學(xué)出版問題的最優(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,存在某一個不等式約束函數(shù)基于步驟BAmerican Institute of ChemicalEngineers求得的最優(yōu)解的函數(shù)值的相反數(shù)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