天然气集输站场工艺流程模块化设计

天然气集输站场工艺流程模块化设计

理论分析1.方案设计和布置设计天然气站流程的简化设计包括方案和布局设计。方案设计主要研究完成项目任务的技术路线,布置设计则用具体的几何学方法和计算机模拟技术来表达方案设计。(1)用户要求分析方案设计是根据市场分析、综合设计专家的知识和经验,确定天然气集输场站工艺流程的方案和选择满足用户要求的模块。方案设计大致包括市场调查和用户要求分析、模块的创建、模块的划分、模块的选择与评价。通过使用专家系统技术,系统自动调整确定工艺流程的性能参数和模块的性能参数,形成参数化数据库,供系统的布置设计和实体装配造型使用。在方案设计中,系统采用“设计—分析—评价—再设计”技术,基于约束的再设计技术和实例学习的推理技术实现多方案及多方案求优,以满足不同用户、不同加工条件以及布置、造型和装配各种约束条件要求。(2)约束机制与设计工艺流程模块化设计的信息包括工艺流程与模块的设计参数信息和布置的拓扑信息。前者描述模块内部的相关性和约束关系,后者描述模块之间的装配关系。约束推理就是综合考虑这两方面信息之间约束关系的过程。本文在专家系统技术中采用约束推理,克服了传统专家系统中知识组织的松散性,突出了变量与参数之间的相关性,有利于引导设计过程和实现再设计。模块化设计,理论上对应一定的输入,有无数的输出,但可行的方案毕竟是有限的,原因是输入与输出之间存在着多种多样的约束关系。约束推理的目的就是建立设计的约束网络,通过约束的分解和简化变量与参数之间的关系,直到变量之间存在单一的对应关系。设计过程可以视为约束的传播过程。在模块化设计中,约束关系可以分为两类:一类是决策层的约束关系,反映的是设计专家启发性知识或经验;另一类是参数层的约束关系,可借助精确的数学语言描述。在模块化设计中采用约束推理有简化模块的性能参数及几何参数的计算和引导再设计两个重要的作用,达到系统自动修改参数或提供可行的参考建议的目的。(3)对模式分析技术布置设计是一项非常复杂的过程。为了在计算机上实现自动的布置设计,本文提出以下步骤:①通过市场调查和用户要求的分析,进行模块的创建和划分,解决如何获得各种模块;②通过功能到结构分析,并采用力流方法获得模块的连接模式,解决连接模式定义问题;③通过专家系统技术选择满足各种关联要求的模块,解决模块综合问题;④通过基于特征的参数化实体造型技术,实现工艺流程和模块的造型;⑤利用图论技术解决模块的装配问题;⑥利用约束推理技术解决失败处理和再设计问题。2.工艺流程已经定型国外各种类型油气田集输、处理工艺和设备早已实现了整套的密闭输送和处理流程,其井口、分离、计量、净化、脱硫、脱水、脱盐、加热等处理和储存设备都已定型达到了标准化、系列化、订购选用的程度。由于国内刚起步,所以本文将标准化、系列化、互换通用化作为天然气集输场站工艺流程设计的参考准则。(1)种低成本的技术引进积极采用国际标准和国内先进标准以及推荐性标准是我国的一项重大技术政策,也是一种廉价的技术引进,是促进产品技术进步,提高标准水平,产品质量,经济效益的重要途径,也是企业参与国际市场竞争,加快与国际惯例接轨的需要。运用标准化原理指导设计天然气集输场站工艺流程能提高天然气集输场站的性能价格比,保证产品质量。(2)提高生产技术水平通过天然气集输场站工艺流程的系列化设计,用最少的品种规格满足多方面的要求。品种减少后生产批量相对增大,从而可以组织大批量生产,便于采用新技术、新工艺,不断提高生产技术水平,提高产品质量,提高劳动生产力和降低成本。抓住产品开发的系列化进行组合设计,将固定结构部分的大批量、少品种、低成本与可变结构部分的小批量、多品种、高成本有机地结合起来以满足用户多样化要求。(3)一般交换和使用在天然气集输场站工艺流程的设计过程中,扩大各工艺模块的通用化程度可以保证产品质量,降低生产成本。天然气集输工艺流程设计本文提出的模块化设计方法在四川石油管理局川南矿区排水找气工程的天然气集输场站工艺流程设计中已得到了成功的应用。排水找气是通过工艺措施使气井内的水排出,从而释放井内天然气。在此过程中气和水时常一起排到井外,这就要在井场内通过合适的集输工艺对其进行处理,其处理措施包括节流降压、高压放空、气液分离、天然气计量、生产用气处理、低压放空、气田水计量、气田水处理、气田水泵排等众多环节。该类井在设计上有两个特点:一是处理工艺较为统一,环节内容变化不大;二是井站设计压力等级和处理能力等参数变化范围较宽。据此,我们采用模块化方法为该类井设计了天然气集输工艺流程(图1)。工艺流程模块的划分(表1)。由表1可知,各模块功能固定,内部参数符合设计规范,实现了压力等级和处理能力系列化。各模块按照模块名称、模块功能、模块能力、模块上下链接关系、接口名称、接口属性、接口链接对应关系、接口管径、接口相对坐标等项目进行标准化定义,便于模块的自动链接和最终实现自动设计(表2)。1997年川南矿区设计室完成了纳14井,老14井等大小几十项