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普光气田位于四川省达州市宣汉县普光镇一带,气田天然气含硫量和二氧化碳量较高,H2S和CO2浓度分别平均高达15. 16 %和8. 64 %,是典型的高含硫气田。气田井口在集气站内,共有生产井39口,设计生产能力为3120×104m3/d。气田共设16座集气站,1座集气末站,各站之间采用枝状连接方式。进入集输管线的天然气有两处来源:一是集气站内井口来气;而是上一级集气站来气,集输管网内采用气液混输的输送工艺,天然气最终输送至集气末站,进行气液分离。需要采用一定的优化理论对普光气田地面集输规划方案进行优化,在不改变其集输模式的情况下,筛选最优的集输规划方案。在规划方案优化的研究中,首先采用分级优化的方法,以管网总长最小为目标,确定树状管网布局,然后对管网各管段管径进行优化,然后针对对普光气田天然气的高含硫特性,在考虑了输气管沿线的环保和安全因素以及输气管运行管理的经济效益的基础上,对管道沿线阀门数目进行了优化,接着阐述了分级优化方案人工干预的实现。考虑到分步优化难以得到全局管网投资费用最省的方案,对集输管网整体优化进行了研究,首先提出了遗传算法与Prime算法相结合的优化方法,虽然对比传统分级优化方法,这种方法有一定优越性,但仍没有完全实现整体优化。接着建立了站间连接路径和管径参数以及阀门数目同步优化数学模型,该模型的目标函数中包含了阀门费用项,待优化设计变量包括了各站间的连接方式和所有管线的管径,求解时将图论中的破圈法与双重编码遗传算法相结合,最终得到全局最优解。该方法成功将树状管网以二进制编码的形式放入染色体中,以此为基础,针对所有星型和树枝状相结合的集输管网,建立了集气站位置、站间连接路径、管径参数和阀门数目同步优化数学模型,实现了四者的同步优化。最后通过投资费用对比证明了整体优化的优越性,同时将整体优化得到的方案作为普光气田集输管网最优设计方案。采用C#编制了管网优化软件,为保证计算的准确性和结果显示的直观性,采用C#与OpenGL混合编程技术制作了气田区域三维地理信息显示系统,可以清楚地看到气田区域的地形地貌以及最终的优化结果。