TGNET软件在管网运行中的仿真应用

ＴＧＮＥＴ软件在管网运行中的仿真应用皮亚镭（中国石化西南油气分公司油气销售中心，四川德阳６１８００）摘要：随着国内天然气管道建设的加快，天然气管网系统日益复杂化，利用ＴＧＮＥＴ软件开展川西天然气管网系统运行调度工作的研究，通过建立管网模型开展仿真模拟计算，分别利用稳态模拟及动态模拟技术制定并优选运行调度方案。可以有效的提高调度方案的可行性及经济性。关键词：ＴＧＮＥＴ；软件；管网运行；仿真应用中图分类号：ＴＥ３１９＋．２文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７９８１（２０１９）０４—００２０—０２在天然气管网运行过程中，由于用户用气量增加或减少、气源供应不足、工程施工、自然灾害等因素影响，需要实施调度工作以维护系统的平衡，保障天然气供应的安全。随着天然气管网系统的复杂化，气源接入和管网用户的增多。依靠传统手工计算及过往经验进行调度管理已难以适应精细化调度的要求。需要通过引入仿真软件模拟管网系统运行工况，优选调度方案，实现企业经济效益的最大化。１ＴＧＮＥＴ软件简介ＴＧＮＥＴ软件是英国ＥＳＩ能源集团开发的业界领先的ＰｉｐｅｌｉｎｅＳｔｕｄｉｏ软件，能够对输气管道中单相流进行稳态模拟和动态模拟，是用于管道规划设计管径选择、末段储气分析及调峰分析的软件之一。该软件可模拟简单的单管输送模型，也可模拟包括多个气源和用户及其他影响管网操作和运行参数的设备阀门等在内的区域性集输系统。２ＴＧＮＥＴ软件在管网运行调度中的应用川西气田管网经过近三十年的发展，已经形成了较为完善的环状与放射状相结合的输气管网系统，整个管网系统纵横交叉，将川西地区２０余个市、县、地区的天然气用户有机地联系起来。同时川西气田内部没有调峰设施，主要依靠管线储气、关井措施以及用户调峰来进行日常的调峰工作。自引进ＴＧＮＥＴ模拟软件以来，已成功应用于川西气田的管网运行跟踪分析、产能建设方案、管网系统优化调整、管网运行调度等日常生产、科研工作中，成为川西开展管网工作必不可少的工具之一。具体笔者用以下实例来介绍分析ＴＧＮＥＴ软件稳态及动态模拟部分在川西管网运行调度中的应用情况。２．１情况介绍川西某区域已建输气管道分布及气源流向情况见图一。Ａ、Ｄ、Ｅ为进气站场，其中Ａ、Ｅ站场为低压气井接入，压力上涨过大将对产气单位产生不利影响。因管网施工，需要在Ｄ站场增加进气量８０×１０４ｍ３／ｄ，并通过管道输往Ｂ站场。在Ｄ站向Ｃ站场输气的过程中，天然气的不同流向及大小对管网压力的提升影响不同。管网压力的升高会影响低压气井生产，因此需要根据管网运行情况制定优选调度方案。图１管网示意图２．２管网模型建立根据管网图建立管道模型，根据管道实际情况输入管道基本参数（管道内径、壁厚、长度）。不考虑管道使用年限，将管壁粗糙度设置为２５ｍｉｃｒｏｎ（１ｍｉｃｒｏｎ＝１μｍ）。忽略高程对管道的影响。在设置Ａ、Ｄ、Ｅ站场设置进气点，进气天然气温度２０℃，天然气组成为甲烷９５％、乙烷３％、丙烷２％。在Ｃ站场设置用气点。状态方程设定为ＢＷＲＳ方程，气体方程采用Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ方程。０２内蒙古石油化工２０１９年第４期收稿日期：２０１９－０１－２２图２管网模型图模型建立后根据管网实际运行数据进行稳态模拟，通过调整各条管道输送效率，使模型中模拟数据与实际运行数据拟合。２．３调度方案制定调度方案制定的关键是输气途径的选择及站场压力匹配，在通过Ｄ站场向Ｃ站场增量的过程中，共计有３种调度方案备选。２．３．１方案１。提高Ｄ站场外输压力，增量８０×１０４ｍ３／ｄ，在不进行阀门操作的情况下通过管网输往Ｃ站场。２．３．２方案２。关闭Ｄ－Ｅ２管道阀门及Ａ－Ｂ管道阀门，断开Ｄ－Ｂ－Ｃ及Ｄ－Ｃ管道与Ａ、Ｅ站场的联系。提高Ｄ站场外输压力，增量８０×１０４ｍ３／ｄ，通过管网输往Ｃ站场。２．３．３方案３。关闭Ｄ－Ｅ１管道阀门及Ｂ－Ｃ３管道阀门，断开Ｃ－Ｄ管道与Ａ、Ｂ、Ｅ站场的联系。提高Ｄ站场外输压力，增量８０×１０４ｍ３／ｄ，通过管网输往Ｃ站场。２．４调度方案优选表１各站点压力模拟情况表站场方案站点压力（ＭＰａ）ＡＢＣＤＥ现状１．１６０．８１０．７７１．２８１．２４方案１１．５７１．１９０．７７１．８５１．７２方案２１．３８１．３０．７７２．１１．４７方案３／／／／／调度方案优选原则是在满足输气要求的情况下对产气单位的压力影响要最小，同时尽量简化阀门操作。分别利用ＴＧｎｅｔ对３个调度方案进行模拟。得出不同方案下，关键站点压力情况，详见表１。经模拟分析发现方案１对Ａ，Ｅ站场压力影响最大，方案２对Ａ，Ｅ站场压力影响最小，方案３因Ｃ－Ｄ管道输气能力不足，不能实现。因此选择方案２做为最终运行调度方案。２．５方案执行时间优选由于方案２需要Ｄ站场压力达到２．１ＭＰａ。在确定运行调度方案后，要根据Ｄ站场压力提高至２．１ＭＰａ所需时间，及施工开始时间，确定方案执行时间。首先