基于天然气处理厂气质指标的集输管网调度优化

在建立符合实际工况的多气源组分平衡计算模型的基础上,以处理厂原料气气质指标为目标函数,建立优化模型并求解,得到在满足管网运行约束及各处理厂原料气气质指标前提下的管网运行参数.实例应用表明,建立的集输管网优化调度模型既可体现各气源点气质的差异性,又能满足各天然气处理厂对原料气气质的不同要求,计算结果能够准确地反映管网中的气质状况,从而确保净化装置的平稳运行.将该模型应用于实际管网,可为其生产运行调度提供重要的参考依据.     

三维地形下环枝状复合型集输管网拓扑结构优化

集输管网拓扑结构优化是油气田地面集输系统优化的一个重要组成部分,不同的拓扑结构将直接影响集输系统建设开发的经济效益。目前,集输管网的拓扑结构优化研究多集中于枝状管网、放射状管网、环状管网等单种管网连接形式,对一环带数枝的环枝状组合形式的复合型集输管网优化研究较少。为此,提出了新的优化方法,其以一种寻找最优环的方法为基础,将各井口就近插入环网,形成一环带数枝的环枝状复合型管网。以管网总费用最少为目标函数,考虑地形起伏等因素对管道走向的影响,研究了环枝状复合型集输管网在三维地形下的拓扑结构优化问题,并提出了耦合遗传算法和A*算法的方法求解模型。利用已有文献中的某煤层气田集输管网作为算例进行验证,结果表明:优化后的管网连接方式可以减少环枝状集输管网连接长度,降低集输管网建设的投资费用,且该方法不仅可以实现二维平面上的优化,在对地形进行模拟仿真后,也可用于三维地形下的管网优化。     

《管道科学技术论文选集》文摘（八）：管输大庆原油结蜡规律研究

利用结蜡模型装置并结合东北管网运行情况，全面考察了影响大庆原油结蜡的各主要因素。在大量室内试验的基础上，建立了大庆原油在东北管网中的结蜡模型，编制了含蜡原油结蜡模拟预测系统，预测了东北管网在不同季节、不同工况下的结蜡规律，可为东北管网建立安全经济的清蜡周期提供技术支持。     

气田地面集输管网系统的优化设计

气田地面集输管网系统是气田地面工程中一个投资巨大、内容复杂的系统，对这个系统进行优化设计，可获得显著的经济效益。气田地面集输系统优化，即是寻求站址、管网布局以及管径、壁厚等主要工艺参数的最佳组合，使得整个系统在技术上可行，经济上最优。通过分级优化和模型协调法，将复杂的气田地面集输系统整体优化问题先分解为若干子问题，分阶段进行优化，然后应用模型协调法，协调管网布局和参数的关系，最终解决气田地面集输系统的整体优化问题。     

清管作业对低输量原油管道稳定性的影响

针对清管器在含蜡原油管道中的受力情况建立了清管模型,通过采用四阶龙格-库塔方法和VC 编制程序清管模型进行的数值计算及求解,得到了清管器在含蜡原油管道中的运行规律。根据清管作业时管道各运行参数的变化曲线,分析了清管对低输量管道运行稳定性的影响,并提出了相应的清管安全措施,为解决低输量原油管道清管时的实际问题提供了理论参考。     

含蜡原油油水两相的降温胶凝特性

含蜡原油的胶凝特性决定了原油-水两相体系在温降过程中依然存在由溶胶体系向凝胶体系转变的行为过程,且对以集输生产为代表的原油储运工艺有着重要影响。通过描述含蜡原油油水两相降温胶凝特性的方法及原理,对非牛顿含蜡原油油水两相体系的胶凝特征温度及胶凝结构强度进行了流变测量,研究了含蜡原油不同水含量体系在不同温降过程中黏弹性参数的变化规律,实现了对含蜡原油油水两相胶凝特征参数的定量表征,构建了含蜡原油油水两相降温胶凝过程特性的普适性规律,解释了两相体系的降温速率及含水量对其胶凝行为的影响与作用机制,为含蜡原油油水两相节能输送工艺中流动保障技术的应用与优化提供了理论和实验依据。     

老油田滚动开发过程中的集输管网拓扑优化

针对老油田开发后期旧区块井口加密和新区块新井接入导致的管网拓扑结构变化问题,建立了集输管网滚动开发的布局优化模型。模型考虑了管道水力和计量站计量能力的约束,以新建管道的总长度最短为目标函数,采用改良的Prime算法对模型进行求解,实现了老油田滚动开发过程中的管网拓扑优化。以某老油田为例,对其滚动开发中管网连接结构进行计算,得到了优化后的集输管网拓扑结构、新建管道长度、新建计量站的位置及个数,并与文献的优化结果进行对比分析,验证了优化模型和算法的适用性和可靠性,可为老油田滚动开发过程中集输管网的设计提供相关指导。(图5,表1,参21)     

埋地原油集输管道保温层厚度优化设计

以年总工作费用为优化目标,建立了埋地原油集输管道保温层厚度优化设计数学模型,编制了优化设计软件.对大庆采油五厂的一条埋地输油管道保温层厚度进行了优化设计,并将优化设计结果与运行现状的测试结果进行了对比分析.提出了在确定埋地热油管道保温层厚度时,必须考虑保温年折旧费用、年热力费用及年动力费用.     

油田地面集输管网优化计算研究

根据混输的模型方程并结合网络图论理论,对油气集输管网系统优化设计计算结果进行了分析,推导出了适用于管网系统的多相水力学计算的基本方程,该方程由节点连续性方程、环能量方程和两相流模型方程组成.建立了管网优化的数学模型,并给出了具体的算例.     

油气田集输管网系统优化研究进展

在油气田集输管网(Gathering Pipeline Network,GPN)系统优化研究中,模型存在"维数灾难"问题,导致求解困难。通过文献调研,基于管网连接结构优化与管道路径优化两方面,对目前油气田集输管网研究成果进行评述,剖析了油气田集输管网优化模型中的各个子问题,全面系统地总结了针对各个子问题的求解方法,并对星状管网、插入型枝状管网、环状管网的优化研究提出了建议,为未来油气田集输管网优化提供了研究思路。     

考虑三维地形及障碍的煤层气田集输系统布局优化

随着煤层气田的滚动开发,集输管网复杂程度急剧增长,管网设计过程中需要考虑环境因素及可靠性,地形起伏和障碍等的存在会影响整个管网系统的管道走向、站位选择。结合"多点接入、柔性集输"和"枝上枝"集输工艺特点,研究煤层气集输管网系统在三维地形且存在障碍情况下的优化并计算优化管网的可靠度。利用3次B样条曲线插值和障碍函数叠加的方法对地形仿真,以管网系统的经济性为目标函数,以相关集输条件为约束,讨论枝状和放射状两种管网连接方式,对连接方式交叉后的4种管网布局模式的经济性进行对比,并将管网可靠性分析转化为树型网络可靠度问题进行求解。结果表明:三维地形下的绕障路径优化既可以减少距离,又可以降低路径的起伏程度,与二维平面上的绕障路径只会使距离增加有本质区别;枝状管网经济性好,放射状管网可靠度高,以总花费与可靠度比值为评价指标,"放射状+枝状"集输管网布局最优;与原模式相比,优化后的"枝状+枝状"与"放射状+枝状"集输管网布局建设投资费用均可减少约30%,且前者管网总长度比后者短约29%,验证了模型的合理性和先进性。     

基于混合粒子群算法的供热管网优化设计

供热管网优化设计一直是多年来城市地下管网工程中的研究热点。通过分析供热管网的优化模型,建立关于供热管网的目标函数即供热管网投资费用,根据供热管网的目标函数及约束条件建立适应度函数。利用粒子群优化算法对该非线性模型进行求解,借鉴遗传算法中变异操作的思想,设计基于遗传算法的混合粒子群算法,寻求在水力约束条件下目标函数的最小值。实例结果表明,将粒子群优化算法应用于供热管网优化设计可以取得较好的优化结果,并且充分的体现出粒子群算法的寻优能力。     

油气集输管网规划现状

集输管网规划具有高度非线性的特征,优化集输系统,建立适用模型对于提高管网的经济效益具有重要意义.介绍了神经网络、MDOD、混合遗传算法、分级优化法和动态规划法在油气集输管网规划优化中的应用,指出了管网规划优化工作的发展方向,提出了集输管网规划工作的建议.     

新的含蜡原油粘度关系式

对加拿大、利比亚、尼日利亚、印度、扎伊尔和委内瑞拉等国家不同种类的原油流变性进行了研究。发现含蜡原油中的蜡含量对流变性影响较大。因此，在新扔计算模型中引入了蜡含量一项。该模型所研究的剪切率及温度范围，其相关系数高达９５．７１％，可以认为该模型能很好地描述含蜡原油的稳态行为。采用旋转粘度计在不同温度和不同含蜡浓度下，测试含蜡原油的流变特性。其结果是随着温度的下降，剪切率上升；在低温、低剪切率下，随着     

基于蚁群算法的油气集输管网井组优化

为了合理确定油气集输管网结构布局,以井站间产量距离和为目标函数,以井站连接关系和计量站站址为优化变量,建立了井组优化模型。采用小窗口蚁群算法求解,将井站连接关系转化为路径选择,根据不同管段对应的产量、距离计算启发因子,以不同路径方案下的产量距离总和作为信息积累的评价指标,通过控制蚂蚁状态转移过程确保井式、集输半径、计量站处理量等约束条件,有效避免了不可行解的产生。实例计算结果表明:基于蚁群算法的优化结果在管网的产量距离和与管道总长度方面,相比已有的遗传算法优化结果均有所改进,有望为今后的油气集输管网优化设计提供技术支持。     

顺北油气田集输管网气液混输特性模拟

顺北油气田集输管网集输半径大、气油比高、地形起伏大、流态复杂,时常引起管道低洼处积液量大、段塞流等多种复杂工艺问题。为此,建立气液混输管网水力仿真计算模型,并利用顺北油气田现场数据对模型进行修正,进而开发油气混输管网仿真计算程序,对顺北1区集输管网气液混输特性进行仿真及参数预测。结果表明：建立的水力计算模型仿真结果与实测数据的误差基本在±6%以内,满足运行需求;管网各管道的持液率均较低,流型以分层流和环状流为主;针对管网中压降与温降较大、管输效率较低、积液量较大的管道分别提出了优化及保护建议。研究成果可为气液混输管网设计及安全运行提供技术依据。（图3,表7,参30）     

油气集输系统拓扑布局优化研究进展北大核心

油气集输系统拓扑布局优化设计是包含多结构特征、多变量耦合、多尺度限制的大规模组合优化问题。基于该领域的研究成果,从发展阶段、理论方法综述了国内外集输系统拓扑布局优化的研究进展,指出油气集输管网拓扑布局优化理论未来的主要研究方向,提出三维地形条件下集输系统拓扑布局优化的研究难点并给出可行的研究思路。分析指出:考虑复杂影响因素、多管网形态的集输系统布局优化,全局最优算法开发,三维地形条件下的最优管网布置等问题尚需开展深入研究。其中,三维管网拓扑布局优化可以在三维地形表征、数学模型建立、管道路由寻优等方面进行理论创新。     

胶凝含蜡原油的黏弹-触变特性

早期含蜡原油的触变性模型均为黏塑性模型,未考虑黏弹性的贡献,管道停输再启动的数值模拟也未考虑黏弹性的影响。为此,利用机械比拟原理,依据含蜡原油的"黏弹-屈服-触变"特点,建立了包含9个未知参数的黏弹-触变模型。利用两种物性不同的含蜡原油在凝点附近的剪切速率阶跃、剪切速率滞回环、恒剪切速率3种典型加载模式下的实验数据对模型进行验证。结果表明:3种测试的模型拟合值与实测值的平均相对偏差分别为4.6%、6.6%、4.2%,实现了用一个模型完整、准确地描述含蜡原油加载全过程的流变响应,为输油管道停输再启动过程的水力特性及管道安全运行提供了重要的基础资料。(图4,表2,参16)     

油田集输系统生产运行参数优化

为实现“接转站—联合站—联合站—首站”四级布站的集输系统更安全、经济运行,以胜利油田某集输系统为研究对象,在工艺流程一定的情况下,考虑水力、热力等约束,建立基于联合站处理效果的集输系统整体运行参数优化模型,并采用随机试验法对模型进行求解。结果表明:在满足外输原油含水率、污水含油量的前提下,与优化前相比,优化后的集输系统节约成本1771元/d、总能耗降低8.3%、集输系统效率提高4%,优化效果显著。研究成果可为油田集输系统的实际生产运行提供理论指导,降低生产能耗。     

樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。