天然气集输工程是继油气藏勘探、开发和气田开采之后的一个非常重要的生产阶段。集输系统投资一般占整个油田地面工程的60%—70%,占整个油田工程的40%左右,因此对该系统进行优化会取得显著的经济效益。但是鉴于整个集输系统结构和技术上的复杂性,所建立的数学模型只能是在一定程度上的近似;如何提高数学模型的精度一直是广大管道工作者追求的目标,本文的研究目的就是在以往的研究基础上使模型与实际情况更加接近,提高集输管网的规划设计水平。 障碍在集输管网优化的过程中是客观存在的,其对于规划设计尤其是布局的影响是不可忽略的,如果在一项工程中不考虑障碍的影响,则会降低优化效果,使得整个设计缺乏完善性。因此,在整个天然气集输管网规划设计的过程中系统考虑障碍因素有着非常重要的现实意义。本文以二级布站方式的天然气集输管网为研究对象,考虑凸形面状障碍和线状障碍对其规划设计的影响。重点研究管网布局优化,然后在此基础上完成了管道参数优化设计。 根据管道造价和集气站造价之间的相互关系,建立了井组划分模型,该模型最大的优点就是在特定的条件下可以一次性完成整个管网系统的布局优化,在井组划分的过程中,通过计算来确定管线的最优越障方式,并增加对临时集气站位置评价模块。 将站的选址问题分为优化选址和站址评价两部分,在井组划分完成后,根据所建立的数学模型,分别采用单纯形法和禁忌搜索算法求解,同样增加对所选站位的位置评价模块。 将干支管网布局优化过程分为联合站位置的确定和管线最优连接方式的确定两个子过程。在确定联合站位置的过程中,考虑天然气集输管网网络优化变权的特点;在确定联合站的位置后,借鉴逐步生长法的基本思想,以集气站之间集气管线的造价为目标函数,并考虑管段中流量变化的特点,确定最优连接方式。 针对集输管网结构参数优化数学模型的特点,采用在组合优化中应用较多的禁忌搜索算法求解,成功的解决了该算法在具体应用中建立离散解空间与邻域解两个关键性的问题,实现了优化结果的离散化。 在进行理论研究的基础上,借助计算机对所建立的数学模型求解,并编制了相应的计算程序。结果表明该程序对于新开发气田的集输管网规划设计工作具有指导性作用。