天然气矿场集输系统用能评价技术研究及软件开发

【摘要】：天然气矿场集输系统是由井场、集气分离站、增压站、集输管网和气田水回注站等用能环节按照一定的拓扑结构衔接而成的复杂用能系统,是气田生产中的主要用能环节之一。现有集输系统用能分析及评价技术处于单体设备分析、局部工艺流程调整和区域综合节能层面上,没有从过程系统节能控制角度形成一套指导集输系统用能测试、分析及评价的体系与方法。本文通过建立天然气矿场集输系统用能分析模型,构建用能评价指标体系,对系统用能状况进行分析及评价,主要研究工作如下： (1)对国内外过程系统能量分析方法、油气集输系统用能评价、节能降耗措施、用能分析及评价软件技术研究现状进行调研。总结当前研究存在没有针对天然气集输系统、分析方法单一、指标体系不完整等问题,分析天然气与原油集输系统在输送介质、集输流程、用能设备等方面存在较大差异； (2)对一般性天然气矿场集输系统用能环节进行界定,采用黑箱、白箱模型对加热炉、集输管道、燃气发动机、压缩机、泵机组、分离器、换热器等用能设备进行能量平衡和(?)平衡分析,并对泵和压缩机内部能量损失进行重点分析。建立用能分析的评价指标有：能量利用率、(?)效率、热力学完善度等,用能分析的分析指标有：能量损失系数、(?)损失系数等； (3)结合天然气矿场集输系统工艺流程及实际用能特点,对传统“三环节”过程系统用能分析法进行改进,将集输系统划分为能量转换、传输、利用和回收四个环节,提出具有一般性的集输系统用能过程“组合模块多环节分析法”,建立各用能环节物理、数学模型及分析指标； (4)构建包含井场、集气分离站、增压站、集输管网及气田水回注站的二级指标体系与评价准则,利用改进层次分析法确定各级指标权重,建立集输系统用能模糊评价模型； (5)建立集输系统用能测试数据库,采用C#编程语言开发“天然气矿场集输系统用能分析及评价软件”。实现用能测试数据管理、设备用能分析、集输系统用能分析、调整改造决策、用能预测、指标权重计算、集输系统用能模糊评价等功能。软件具有一定的通用性和开放性,能够根据具体集输系统实际用能环节的不同进行模块组合分析及评价； (6)以A气田矿场集输系统为例,对设备及系统进行用能分析,计算集输系统能量转换、传输、利用及回收环节效率,分析设备及集输系统用能构成和能量流向,对系统现有用能水平进行模糊评价,确定集输系统节能降耗的切入点。 【关键词】：天然气矿场集输系统 用能分析 组合模块多环节分析法 用能评价 软件开发
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE863
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 论文研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 过程系统能量分析方法10-11
• 1.2.2 油气集输系统用能评价11-12
• 1.2.3 天然气矿场集输系统节能降耗技术12-13
• 1.2.4 油气集输系统用能分析及评价软件技术13-14
• 1.2.5 当前研究存在主要问题14-15
• 1.3 论文研究内容及技术路线15-18
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16-18
• 1.4 研究成果18-19
• 第2章 天然气矿场集输系统用能分析方法研究19-64
• 2.1 典型天然气矿场集输系统用能环节界定19-26
• 2.2 能量平衡分析法26-28
• 2.3 (?)平衡分析法28-31
• 2.4 矿场集输系统单体设备用能分析31-50
• 2.4.1 加热炉31-35
• 2.4.2 泵机组35-38
• 2.4.3 分离器38-40
• 2.4.4 换热器40-43
• 2.4.5 燃气发动机43-45
• 2.4.6 压缩机45-48
• 2.4.7 集输管道48-50
• 2.5 天然气脱水子系统用能分析50-52
• 2.5.1 脱水子系统能量平衡分析50-51
• 2.5.2 脱水子系统(?)平衡分析51-52
• 2.6 天然气增压子系统用能分析52-53
• 2.6.1 增压子系统能量平衡分析52-53
• 2.6.2 增压子系统(?)平衡分析53
• 2.7 用能分析数据测试方案53-55
• 2.8 天然气矿场集输系统用能分析55-64
• 2.8.1 三环节法基本原理55
• 2.8.2 组合模块多环节分析方法55-58
• 2.8.3 用能环节物理模型建立58-60
• 2.8.4 用能环节数学模型建立60-63
• 2.8.5 集输系统用能环节分析指标63-64
• 第3章 天然气矿场集输系统用能评价方法研究64-83
• 3.1 天然气矿场集输系统用能评价概念及特点64-65
• 3.1.1 集输系统用能评价概念64
• 3.1.2 集输系统用能评价特点64-65
• 3.2 评价方法优选65-66
• 3.3 模糊综合评价法原理66-67
• 3.4 天然气矿场集输系统用能评价体系67-69
• 3.5 天然气矿场集输系统用能评价准则69-77
• 3.5.1 井场因素集评价等级与评语集70-71
• 3.5.2 集气分离站因素集评价等级与评语集71-73
• 3.5.3 增压站因素集评价等级与评语集73-75
• 3.5.4 集输管网因素集评价等级与评语集75-76
• 3.5.5 气田水回注站因素集评价等级与评语集76-77
• 3.6 基于改进层次分析法的用能评价指标权重计算77-82
• 3.6.1 改进层次分析法计算步骤77-79
• 3.6.2 用能评价指标体系权重计算79-82
• 3.7 集输系统用能模糊评价模型82-83
• 第4章 天然气矿场集输系统用能分析及评价软件开发83-99
• 4.1 软件需求说明分析83
• 4.2 软件总体框架设计83-86
• 4.3 天然气矿场集输系统用能测试数据库构建86-90
• 4.3.1 数据库逻辑结构设计86-87
• 4.3.2 数据库物理结构设计87-90
• 4.4 软件功能模块与界面90-99
• 4.4.1 用能测试数据管理模块91-93
• 4.4.2 单体设备用能分析模块93-94
• 4.4.3 调整改造决策模块94
• 4.4.4 用能预测模块94
• 4.4.5 集输系统用能分析模块94-95
• 4.4.6 评价指标权重计算模块95-97
• 4.4.7 集输系统用能评价模块97-99
• 第5章 典型气田矿场集输系统用能分析及评价99-124
• 5.1 天然气矿场集输系统用能分析及评价一般性操作程序99
• 5.2 A气田矿场集输系统运行现状99-102
• 5.3 井场子系统用能分析及节能降耗措施102-106
• 5.3.1 加热炉用能分析102-103
• 5.3.2 加热炉节能降耗措施103-106
• 5.4 增压子系统用能分析及节能降耗措施106-110
• 5.4.1 燃气发动机用能分析106-107
• 5.4.2 燃气发动机节能降耗措施107
• 5.4.3 压缩机用能分析107-108
• 5.4.4 压缩机节能降耗措施108-109
• 5.4.5 增压子系统用能分析109-110
• 5.5 脱水子系统用能分析及节能降耗措施110-112
• 5.5.1 脱水子系统用能分析110-112
• 5.5.2 脱水子系统节能降耗措施112
• 5.6 集输管网子系统用能分析及节能降耗措施112-114
• 5.6.1 集输管网用能分析112-113
• 5.6.2 集输管道节能降耗措施113-114
• 5.7 气田水回注子系统用能分析及节能降耗措施114-117
• 5.7.1 气田水回注子系统用能分析114-115
• 5.7.2 气田水回注子系统节能降耗措施115-117
• 5.8 A气田矿场集输系统用能分析117-121
• 5.9 A气田矿场集输系统用能评价121-124
• 第6章 结论与建议124-126
• 6.1 研究结论124-125
• 6.2 建议125-126
• 致谢126-127
• 参考文献127-132
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果132

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