技术摘要：
本发明一种气田增压稳产方案的优选方法涉及天然气增压稳产技术领域，具体涉及一种气田增压稳产方案的优选方法，包括以下步骤：根据气田井区内各单井、集气站、天然气净化厂以及天然气液化厂之间的管线路由，建立单井‑集气站‑天然气净化厂以及天然气液化厂的三级路由  全部
背景技术：
延气2井区一期及先导实验区是延长石油集团建成的首个大规模天然气产能开发 区，具有低产、低渗、低压、低丰度等特点，产能建设规模为10亿方/年，辖气井309口，净化厂 1座，气区生产的天然气经延气2首站接至临镇-蟠龙集输干线，延气2首站设计压力5.3MPa。 延气2先导试验区于2012年4月建成投产，采用高压集气工艺，产能规模为3亿方/年，目前已 投产运行8年以上；延气2井区一期工程于2014年10月建成投产，采用中压集气工艺，产能规 模为7亿方/年，目前已投产运行6年时间。 依据延气2井区一期及先导实验区气藏工程研究报告，延气2井区一期及先导实验 区具有低渗、低产、低压和正常压力系统、试采稳产期短、气层和气井产能释放缓慢等特点， 根据对气藏类型的认识，采用衰竭式开采方式进行开发。 根据方案设计指标预测数据，该气藏正常生产8年后，井底流压将下降至7.5MPa左 右，届时，需适时在合适位置进行增压设备布置，从而确保气藏平稳生产。 开展延气2井区一期及先导实验区增压稳产技术研究工作，对该井区地面集输系 统长期、安全、稳定生产具有重要意义。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种可以最大程度发挥气田增压方案的优势，从 而达到降本增效，助力气田开发的目的一种气田增压稳产方案的优选方法。 本发明一种气田增压稳产方案的优选方法，包括以下步骤： 第一步，根据气田井区内各单井、集气站、天然气净化厂以及天然气液化厂之间的管线 路由，建立单井-集气站-天然气净化厂以及天然气液化厂的三级路由几何拓扑连接关系； 第二步，将气田井区内下辖各集气站每天的稳产出站流量、天然气液化厂每天的稳产 进站流量、增压设备增压比、天然气净化厂的稳产进站压力作为增压稳产数值计算的边界 约束条件； 第三步，提出增压稳产方案，在保证系统正常运行和完成规定输气量的前提下，结合气 田增压时机预测，提出多种不同的增压稳产方案； 所述增压稳产方案包括增压设备数量、增压设备的连接方式及增压方式； 其中， 增压方式为单井增压、集气站增压、区域增压、净化厂增压或者这几种增压方式的任意 组合方式； 增压设备的数量为气田增压稳产开发特定时期内，整个集输管网中接入的增压设备总 数； 6 CN 111594160 A 说　明　书 2/14 页 增压设备连接方式为增压设备的串、并及单独使用； 第四步，将第三步中提出的增压稳产方案加入至第一步中形成的三级路由几何拓扑连 接关系，并采用第二步中的增压稳产条件下的边界约束条件对输气管段流动过程的基本方 程进行求解，所述基本方程包括连续性方程、运动方程、能量方程、BWRS真实气体状态方程、 内能方程以及焓方程： 连续性方程：      （式1） 运动方程：     （式2） 能量方程： （式3） BWRS真实气体状态方程： （式 4） 内能方程：                      （式5） 焓方程：                  （式6） 上式中个参数的意义如下： ：管线横截面积；  m2             ：热量；J ：流体密度；  kg/m3              ：内能；J ：流体流速；m/s                 ：温度；K ：时间；s                        ：气体常数；无量纲 ：空间坐标；m ：压力；Pa ：位移；m ：水力摩阻系数；无量纲 ：重力加速度；N/kg 求解结果包含每个增压稳产方案中各个集气站的稳产出站压力、天然气液化厂的稳产 进站压力以及天然气净化厂的稳产进站流量； 第七步，将影响每个增压稳产方案优劣的指标进行归纳，并采用多层次分析法对指标 进行权重分析，首先将指标化为两个层析，第一层次为技术经济和安全两项一级指标，然后 7 CN 111594160 A 说　明　书 3/14 页 将第一层次中的两项指标分别细化，总共分为井口废弃压力、增压站数量、管网压损、增压 能耗、总投资、压缩机故障率及水合物形成风险七个第二层次二级指标，然后计算出每个二 级指标的权重； 第八步，采用模糊综合评判，构造评价指标矩阵，然后进行平移-极差变换标准化处理， 效益型指标数值越大，方案越优，采用效益型公式计算；成本性指标数值越小，方案越优，采 用成本型公式计算，计算公式见式（7），得出模糊相对隶属度矩阵，   （7） 式中，P=1； 为方案j的第i项指标，i=1，2，…，m； 为方案j对目标i的相对优属度； , 为矩阵中每列数据的最小值和最大值； 考虑不同二级指标对最终优选方案影响的不同，引入上步骤中多层次分析法计算出的 指标权重，采用式（8）计算各个方案的相对隶属度，依据最大隶属度原则，选取隶属度最大 的方案为最佳方案；      式（8） 式中， 为指标i目标权重向量；       为方案j相对隶属度值。 优选地，第七步中，多层次分析法对指标进行权重分析具体如下： （1）构造判断矩阵A，按照不同指标重要性的不同，分别对一级指标和二级指标进行两 两对比，建立判断矩阵，取数字1-9及其倒数作为标度，数字越大，两个因素相比重要性越 强，见式（9） ，满足 ﹥0， ，   式（9） 式中， 为不同指标间对比的重要度，A代指任意一个判断矩阵； 一级指标重要性排序为：技术经济指标B1>安全指标B2，一级指标判断矩阵为： 二级指标重要性排序为：在技术经济指标中，考虑气藏井口废弃压力是气田开发设计 重要参数，废弃压力越低，气藏最终采收率越高，作为最重要的权重指标，其重要性排序：井 口废弃压力C5>总投资C4>管网压损C3>增压站数量C2>增压能耗C1，二级指标判断矩阵 8 CN 111594160 A 说　明　书 4/14 页 B1= 安全指标重要性排序：水合物冻堵C7>压缩机故障率C6，二级指标判断矩阵 B2= （2）计算特征值和特征向量 采用和积法求解矩阵最大特征根及其对应的特征向量，经计算一级指标矩阵A的最大 特征值 =2，最大特征向量为 =（0 .75 ,0 .25），二级指标矩阵B1最大特征值 = 5.1947，最大特征向量 =（0.1065,0.1405,0.1854,0.2447,0.3229），二级矩阵指标B2最 大特征值 =2，最大特征向量 =（0.3333,0.6667）； （3）一致性检验 采用式（10）计算一致性指标 ，根据（式11）判断矩阵的一致性指标是否可接受，当 <0.1时，判断矩阵一致性可接受，当 ≥1时，判断矩阵不符合要求，需对判断矩阵重 新修正，具体修正方式为，重新评判每一个判断矩阵中，指标的重要性排序是否合理，两两 指标重要性的标度是否选择合理；                            （式10）                                （式11） 式中，n为判断矩阵的阶数； 为平均随机一致性指标； 经一致性检验，矩阵A的一致性比例 =0，矩阵B1的一致性比例 =0.0439，矩阵 B2的一致性比例 =0，均小于0.1，一致性检验可接受； （4）层次总排序 9 CN 111594160 A 说　明　书 5/14 页 矩阵最大特征向量 依据指标特征重要度进行层析总排序，从高到低依次为废弃压力，总投资，水合物冻 堵，管网压损，增压站数量，压缩机故障率，增压能耗，计算求得的总体权重指标见表3； 表3 特征指标的标准权重表 特征指标 增压能耗 增压站数量 管网压损 总投资 废弃压力 压缩机故障率 水合物冻堵 权重 0.0799 0.1054 0.1391 0.1835 0.2421 0.0833 0.1667 优选地，气田增压时机预测具体采用如下步骤： 第九步，依据气田下辖单井油压或套压的变化规律，拟合气田每口单井油压或套压随 时间的递减规律函数，当气井是采用井下节流工艺，则拟合气田每口单井套压随时间的递 减规律函数；当气井是未采用井下节流工艺，则拟合气田每口单井油压或套压随时间的递 减规律函数； 第十步，单井油压或套压的递减规律函数按照每口单井的生产日报数据进行拟合，拟 合采取线性、指数、对数、二次多项式四种方式，依据每种拟合方式得到的不同判断系数R2， 选取判断系数最大的一组公式作为拟合结果； 第十一步，以集气站为单位，根据上述拟合结果，计算集气站所辖每口气井的压降速 率，采用气井产量对压降速率进行加权计算，得出各集气站平均压降速率； 第十二步，依据增压稳产边界条件，计算得出的每个集气站的稳产出站压力，并结合压 损可以得到每个集气站所辖气井的稳产临界井口压力，将气井当前运行压力与稳产临界井 口压力进行对比，当气井当前运行压力低于稳产临界井口压力，则需要增压，同时结合第十 一步计算得到的每个集气站的加权压降速率，得到每个集气站内需要进行增压的井数。 本发明首先对备选增压方案进行计算求解，在此基础上，对备选方案中影响气田 增压稳产中的各个因素进行了筛选归纳，并对各个影响因素的重要性进行了详细的权重分 析，最后通过采用模糊综合评判的方法，结合各个影响因素的的权重，综合选取了最优的增 压稳产方案，因此最优方案可以最大程度发挥气田增压方案的优势，从而达到降本增效，助 力气田开发的目的。 由于气田开发属于衰竭式开采，气井井口油、套压随开采年限增长，随时间自然递 减，因此在气田开发的中后期，为了维持气田产量，需要进行增压稳产。 现阶段关于气藏增压集输方案的决策分析通常是优先考虑最大的降低井口废弃 压力、提高气田采出程度以及延长稳产年限的基础上，综合考虑增压工程总投资、增压运行 能耗、系统适应性及安全性等方面的因素，作出最优方案的决策，该方法考虑问题不全面， 缺乏客观统一的评价标准，主观性较强。 气田增压稳产是一个多约束、多目标的综合优化问题，涉及因素较多，各目标相互 制约，往往要对其中一个目标优化必然以其它目标劣化为代价，同时实现多目标最优值是 10 CN 111594160 A 说　明　书 6/14 页 不现实的，往往需要协调折中处理，尽量使各子目标都尽可能达到最优。 因此本发明通过对备选方案的计算求解结合多层次模糊综合评判，对提出的几套 增压方案进行评价优选，最终确定气田增最优增压方案，为今后国内外气田选择最优增压 方案提供了一定的理论依据和评价手段。 附图说明 图1为方案一集中增压示意图。 图2为方案二集中增压和七站区域增压示意图。 图3为方案三集中增压和十二站区域增压示意图。 图4为方案四集中增压和集气站分散增压示意图。 图5为方案五集气站分散增压示意图。 图6为多层次评价指标体系示意图。 图7为实施例一中集气站及天然气净化厂路由几何拓扑连接示意图。 图8为实施例一中所辖某集气站内单井至集气站管线路由几何拓扑连接示意图。 图9为实施例一种边界约束条件示意图。 图10为多层次模糊综合评判法计算求解示意图。 图11为单井油套压随时间递减规律函数确定示意图。 图12为实施例一中计算优选示意图。