基于面向对象和二叉树的油气集输管网水力计算北大核心

为了更好地掌握油田集输管网的水力情况,针对油田常见的单管环状掺水集输流程,提出一种基于面向对象思想与二叉树的水力计算方法。该方法将油气集输管网表征为实例化对象的组合,以字段、属性存储对象参数,建立了水力计算模型,基于二叉树理论对系统集油和掺水管网部分的流量、温度、压力分别采用不同遍历顺序进行求解。据此开发了油气集输管网水力计算软件,可对实际的生产集输系统进行计算。结果表明:该方法能大幅减少前期建模工作量,同时具备计算速度快、适应性强、稳定性好等优点,并且最终计算误差约为5%,具有较强的实际应用价值。     

面向智能油田的集输管网工艺模拟软件研制

针对集输管网多相输送体系、不同拓扑结构及输送工艺在数字油田智能化建设中的仿真模拟需求,基于图论方法和管网对象设计了可表示复杂连接关系的通用管网数据结构,耦合流动单元水热力数学模型与节点平衡关系建立了普适性的管网非线性方程组,提出了鲁棒性高的求解方法。以油田集输工艺设计、运行及优化等场景中独立使用或在综合管理系统中集成应用为目标研制了计算软件,通过对比商业软件计算结果,验证了所开发软件的适应性和准确性,同时从工程实用方面探讨了其应用前景。     

基于GIS技术的油田集输管网数字化管理

在集输管网的复杂系统中,包含了大量数据和多种学科领域的交叉。为了对这些数据进行更好的管理和利用,并在此基础上进行专业操作,针对油田集输管网要素多、地域广、难管理的特点,基于先进的三维可视化技术,即Skyline技术,运用大型数据管理平台—Oracle数据库和C++等编程语言技术对油田集输管网的数字化管理进行了研究。将GIS技术与集输管网相关的专业知识相结合,详细介绍了集输管网地理信息系统数据库的建设以及编辑、查询、分析、可视化等数字化管理功能的实现过程。以陕北某油田集输管网为例,对基于Skyline技术的油田集输管网数字化管理系统的部分成果进行了展示。     

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)     

昌吉油田冷采稠油回掺热水集输特性

为适应注水冷采稠油地面集输要求,昌吉油田下设吉7井区采用了回掺热水集输工艺。随着产能建设规模的不断扩大,吉7井区出现了油井掺水温度和压力较低、掺水量过大等问题。通过统计现场相关生产数据,分析了油井掺水量的主要影响因素,计算了回掺热水集输过程中的热力损失,并进行了部分油井的停掺热水试验。结果表明:油井回掺水量主要受油井集输管长影响;掺水集输管道的保温效果较差,热力损失较为严重;在停掺热水集输过程中,井口采出液存在较明显的段塞流,极易造成油井采出液集输困难。研究成果可为昌吉油田冷采稠油的现场管理和工艺优化提供理论指导。(图7,表1,参20)     

基于信息熵隶属度的油田集输管道风险评价方法

为有效保障油田集输管道安全运行,降低失效概率,避免重大安全事故,提出了一种基于信息熵隶属度的安全风险评价方法。该方法通过分析集输管道失效数据,确定集输管道失效特殊性,利用信息熵隶属度方法,建立了集输管道风险评价因子权重计算模型,基于失效特殊性与权重计算模型,形成相对完善的集输管道风险评价指标体系;利用肯特法,建立了集输管道风险计算模型,实现集输管道风险量化分析。以新疆油田集输管道为研究对象,利用基于信息熵隶属度的集输管道风险评价方法开展了安全评估,结果表明:该方法能够较准确地评价集输管道风险,评价结果符合新疆油田集输管道的实际情况,对制订集输管道风险分析标准具有借鉴作用。(图4,表3,参23)     

昌吉油田冷采稠油回掺热水降黏集输工艺

昌吉油田所辖区块油藏具有原油黏度高,储层中低渗的特点,采取管网远距离集输工艺,存在井口高回压甚至凝管等问题,而采取井口单罐生产收油车倒油至集中处理站的集输方式,存在收油车卸油困难、单罐电伴热能耗高、收倒油运费高、巡检管理不便、影响原油连续生产等问题。为此,采用回掺热水降黏集输工艺,使昌吉油田实现了稠油的管网集输,吨油运行成本降低46％。探讨了该工艺在实际运行过程中暴露的问题,提出了停加降黏剂、在各回掺水配水站增加燃气水浴炉、使用伴生气代替CNG作为相变加热炉燃料等解决方法,取得了显著的经济效益和社会效益。（图8,表1,参11）     

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）     

苏桥油田低温管路混输试验研究

苏桥油田的原油通过在集输模拟试验装置上进行不同流量、不同含水、不同油气比和不同输送温度的投球清蜡试验中,找出了油、气、水混输的流动规律。即油气混合阻力系数“λ”与油气混合雷诺数“Re_(Lg)”之间关系。利用华北油气混输热力及水力计算公式计算出油井集输管路的热力和压力损失。计算结果表明:苏桥油田的集输管路采用泡沫塑料黄夹克保温防腐,埋地1米深,井口投球,单管低温不加热输送工艺流程较为合理。油井投产时井口最低温度达-26℃,计量站达-15℃,投产顺利,生产正常。苏桥油田实行低温不加热输送工艺流程,节约大量基建投资和能源,很有推广价值。     

单管通球工艺及其在大庆油田的应用可行性

相比于单管环状掺水和电加热工艺,单管通球工艺可以在一定程度上降低能耗。基于成熟的单管通球工艺,开展了高寒地区单管通球工艺应用研究。通过分析大庆油田某区块单井产液量、井口出油温度、含水率和井口回压等参数,验证了该工艺在大庆油田应用的可行性。在敖古拉油田开展了工艺应用前期试验,结果表明:合理安排通球周期,该工艺可应用于高寒地区较高产量的油井;以齐家油田为例,通过水力计算验证了该工艺在低产油田的应用可行性。单管通球工艺在高寒地区油田中的应用,对于进一步优化集输工艺、节能降耗具有一定的指导意义。     

油气集输系统拓扑布局优化研究进展

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。     

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。     

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。     

地下滴灌田间管网水力计算数值模拟

针对目前我国地下滴灌田间管网水力计算和水力特性研究较少,不能满足实际工程计算要求的问题,在前期试验和地下滴灌毛管水力计算数学模型的基础上,采用数值模拟方法,建立了地下滴灌田间管网水力计算数学模型。利用该模型可求解均匀坡、均匀土质、支管与毛管管径不变及均匀出流条件下的地下滴灌田间管网水力特征值。实例计算结果表明,该模型计算偏差小于1/1 000,精度满足实际工程计算要求。     

新疆红山嘴油田红003稠油掺水的流动特性

针对新疆红山嘴油田红003井区稠油特性以及集输难题,结合该井区的地形特征,对比分析了常用稠油输送方法的优势与不足,提出了红003井区稠油掺水集输方法。以红003井区原油T1和TA为研究对象,采用原油含水率、流变学及密度测试方法,评价了两种原油的基本性质、流变与粘温特性;采用水平环道装置,对两种原油掺水的反相点及降粘减阻效果进行了试验。结果表明:红003井区原油T1和TA分别属于典型的普通稠油与特稠油,可以采用掺水等措施提高其流动性;其W/O型乳状液反相点分别约为40%和45%;当油水混合液含水率分别大于50%和55%时,在60～70℃的温度范围内管流表观粘度均在100mPas左右,降粘减阻效果显著,可实现顺利集输。     

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。     

地形复杂气田多级星状集输管网拓扑优化

气田集输系统为多级网络结构,通常采用分级优化的方式进行设计,且在计算过程中忽略地形起伏,将障碍物区域简化为平面凸多边形,其计算结果与工程实际相差较大。为了优化设计方案,以管网总长度最短为目标函数,将不同级别站点间的隶属关系、处理量、空间位置限制作为约束条件,建立了多级星状集输管网整体优化模型。在模型中引入三维地形和障碍因素,包含大量离散变量和连续变量,且约束条件呈非线性。为提高全局寻优能力,采用蚁群算法和粒子群算法相结合的群智能技术求解,为复杂地形的管网拓扑优化提供了高效准确的方法。算例计算结果表明:地形起伏和障碍影响管道走向、站点位置、管网长度,对真实地表特征进行模拟,实现三维曲面上的最优避障路径规划,基于三维地形和障碍的集输管网长度增幅约20%。     

油气集输系统规划方案优化计算

在系统分析的基础上，采用分级优化策略将油气集输系统规划方案优化问题分解为拓扑优化和参数优化两个子问题，并通过中间站的位置变量将这两个子问题进行有机结合，从而为该系统的优化设计开辟了一条新思路。实例计算表明，给出的油气集输系统规划方案优化计算方法是可行的，可以用于工程实际设计。     

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.