一种可实现多压力等级调节的页岩气集输管网的制作方法

本实用新型涉及一种可实现多压力等级调节的页岩气集输管网，属于石油天然气技术领域。

背景技术：

随着全球常规天然气资源的不断减少及能源需求的不断增加，非常规能源天然气在全球能源结构中起到了越来越重要的作用。目前，我国的页岩气产业尚处于起步阶段，缺乏完善的地面集输技术及配套实施，使得页岩气开采时管线、设备的适应性较低。

在页岩气的集输管网系统中，放射状管网集输应用较为广泛，是从中心处理厂向四周以辐射方式引出若干集气干线，再在集气干线末端以辐射放射引出若干集气支线，以连接集气站/井场。随着页岩气田的开发，由于页岩气的非常规特性，气井压力递减快，随着压力的不断下降，就存在后期由于单井压降速率不同导致与集气干线压力系统不匹配的问题，进而出现高压井的气体干扰低压气井的开采，发生“倒灌”现象，使得输气量减少，影响后期设备的调整方案，严重时可能会发生事故。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型一种可实现多压力等级调节的页岩气集输管网，满足页岩气的压力输送要求以及实现管网中压力的灵活调控。

因此，本实用新型提供以下技术方案：一种可实现多压力等级调节的页岩气集输管网，包括以下内容：所述管网采用二级布站形式，所述二级布站形式，包括i个气井场ai，j个集气站bj，k个中心处理厂ck，所述i个气井场均以i条集气支线与集气站相连接，所述j个集气站均以j条集气干线与中心处理厂连接；aibj指井场ai与集气站bj连接的集气支线，bjck指集气站bj与中心处理厂ck连接的集气干线。

所述i个气井场ai处均设置有温度检测装置、压力测定装置、井口节流装置及增压装置，所述j个集气站bj均设置有温度检测装置、压力测定装置及压力调节装置，所述k个中心处理站厂ck均设置有温度检测装置、压力测定装置及压力调节装置。

所述集气支线、集气干线的压力等级均是人为初步预设；所述管网各处，均有压力比较系统，将气井场处、集气站处、中心处理厂处的实际压力与相应预设的压力等级值相比较，根据比较结果的大小实行相应的增压或节流降压措施。

本实用新型还提供一种页岩气流量计算最优模型，用来确定最优的管网压力等级，所述模型是以流量总和最大为目标函数，由潘汉德尔a式中描述的流量与管道起终点的压力关系为约束条件，求解得集输管网总流量的最优值，此时，所预设的压力等级即为管网最优的压力等级。具体模型如下：

目标函数：maxf＝∑q

约束条件：

q，pq，pz，t,l>0；

pq>pz。

根据井场的压力检测值，初步预设气井场与对应集气站之间的集气支线的压力等级值，预设集气站与对应中心处理厂之间的集气干线的压力等级值。

运用压力比较模块，使各井场的起点压力值与对应集气支线的压力等级预设值进行比较，当井场起点压力值低于压力等级预设值时，实行增压措施，当起点压力高于压力等级预设值时，在井口处实行节流降压措施，调节后使得各井场的压力值均处于对应集气支线的压力等级预设值范围内，使得各井场的气体在集气站内汇集时不会发生“倒灌”现象，实现页岩气的有效输送。此时，调整后的压力值即为各集气支线的起点压力pq。

由各集气站处的压力检测装置，测出各集气支线汇集后的终点压力值pz，根据每根集气支线检测的起终点压力值，利用潘汉德尔a式计算对应每根集气支线管线的流量，各集气支线的流量之和即为对应集气站的流量总值。由此递推计算，可求得每个集气站的流量总和。

再根据各集气站处的起点压力值(即为集气支线汇集后的终点压力pz)与集气干线管网的压力等级预设值进行比较，当起点压力值低于压力等级预设值时，实行增压措施，当起点压力高于压力等级预设值时，在集气站处实行节流降压措施，使得各集气站的压力值均处于对应集气干线的压力等级预设值范围内，使得各集气站的气体在中心处理厂内汇集时不会发生“倒灌”现象，实现页岩气的有效输送。此时，调整后的压力值即为各集气干线bjc1的起点压力pq’。

根据中心处理厂的压力检测装置，对每根集气干线管线汇集后的终点压力进行测定，得出各集气干线bjc1管线的终点压力pz’，根据各集气干线检测的起终点压力值，利用潘汉德尔a式计算对应每根集气干线管线的流量，各集气干线的流量之和即为中心处理厂的流量总值。该中心处理厂的各管线流量之和即为该集输管网的流量总值。通过调整集气支线、集气干线的压力等级的预设值，利用潘汉德尔a式计算得出该集输管网的不同的流量总值，得出一系列的流量总值，通过数值求解，得出该模型的最优解，即最优的流量总值，此时对应的集气支线、集气干线的压力等级的预设值，即为该管网最优的压力等级。

附图说明

图1是依据本实用新型的一种页岩气集输管网。

其中，ai：气井场，i为整数；

bj：集气站，j为整数；

c1：中心处理厂。

具体实施方式：

图1是依据本实用新型的一种页岩气集输管网系统，二级布站，i个气井场ai，j个集气站bj，1个中心处理厂c1。请参照图1，一种可实现多压力等级调节的页岩气集输管网，包括以下内容：管网采用二级布站形式，所述二级布站管网形式，包括气井场ai，集气站bj，中心处理厂c1，所述气井场ai均以i条集气支线与集气站bj相连接，所述集气站bj均以j条集气干线与中心处理厂c1连接；aibj指井场ai与集气站bj连接的集气支线，bjc1指集气站bj与中心处理厂c1连接的集气干线。

所述i个井场ai处均设置有温度检测装置、压力测定装置、井口节流装置及增压装置，所述j个集气站bj均设置有温度检测装置、压力测定装置及压力调节装置，所述中心处理厂c1均设置有温度检测装置、压力测定装置及压力调节装置。

所述集气支线aibj、集气干线bjc1的压力等级均是人为初步预设；所述管网中，包括压力比较系统，将井场ai处、集气站bj处、中心处理厂c1处的实际压力与预设的压力等级值相比较，根据结果实行相应的节流或增压措施。

本实用新型还提供一种页岩气流量最优模型，用来确定最优的压力等级，所述模型是以流量总和最大为目标函数，由潘汉德尔a式描述的流量与管道起终点的压力关系为约束条件，求解得集输管网总流量的最优值，此时，所预设的压力等级即为最优的压力等级。具体模型如下：

目标函数：maxf＝∑q

约束条件：(潘汉德尔a式)；

q，pq，pz，t,l>0；

pq>pz。

根据井场ai的压力检测值，初步预设气井场ai与对应集气站bj(井场a1、a2、a3、a4对应集气站b1)之间的集气支线aibj(a1b1、a2b1、a3b1、a4b1四条集气支线)的压力等级值，预设集气站bj与对应中心处理厂c1之间的集气干线bjc1的压力等级值。

用各井场ai的起点压力值与对应的压力等级预设值进行比较，当井场ai起点压力值低于压力等级预设值时，实行增压措施，起点压力高于压力等级预设值时，在井口处实行节流降压措施，调整后使得各井场ai的压力值均处于对应集气支线aibj的压力等级预设值范围内，使得各井场ai的气体在集气站bj内汇集时不会发生“倒灌”现象，实现页岩气的有效输送。此时，调整后的压力值即为各集气支线aibj的起点压力pq。

由各集气站bj处的压力检测装置，对集气支线aibj管线汇集后的终点压力进行测定，得出集气支线aibj管线的终点压力pz，根据集气支线aibj检测的起终点压力值，利用潘汉德尔a式计算对应每根集气支线管线aibj的流量，各集气支线aibj的流量之和即为第j个集气站bj的流量总值。由此递推计算，可求得每个集气站bj的流量总和。再根据集气站bj处的压力起点值(即为集气支线汇集后的终点压力pz)与至中心处理厂c1之间的集气干线bjc1管网的压力等级预设值进行比较，当起点压力值低于压力等级预设值时，实行增压措施，当起点压力高于压力等级预设值时，在集气站bj实行节流降压措施，使得各集气站bj的压力值均处于对应集气干线bjc1的压力等级预设值范围内，使得各集气站bj的气体在中心处理厂c1内汇集时不会发生“倒灌”现象，实现页岩气的有效输送。此时，调整后的压力值即为各集气干线bjc1的起点压力pq’。

根据中心处理厂c1的压力检测装置，对集气干线bjc1管线汇集后的终点压力进行测定，得出集气干线bjc1管线的终点压力pz’，根据集气干线bjc1检测的起终点压力值，利用潘汉德尔a式计算对应每根集气干线管线bjc1的流量，各集气干线bjc1的流量之和即为中心处理厂c1的流量总值。该中心处理厂的各管线流量之和即为该集输管网的流量总值。

通过调整集气支线aibj、集气干线bjc1的压力等级的预设值，利用潘汉德尔a式计算得出该集输管网的不同的流量总值，得出一系列的流量总值，通过数值求解，得出该模型的最优解，即最优的流量总值，此时对应的集气支线aibj、集气干线bjc1的压力等级的预设值，即为该管网最优的压力等级。