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.     

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%。     

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。     

气田集输管网优化运行方案

选取管网节点参数、压缩机站流量、进气和排气压力作为优化变量,建立了基于压缩机站能耗之和最小的气田管网优化运行数学模型。由于该优化模型具有目标函数和约束条件非线性、求解域非凸性和优化变量非连续性等特点,利用遗传算法的搜索机制和混沌搜索的遍历性,构造了一种新的演化算法用于该模型的求解。以苏里格气田管网为例,使用该方法求解得到最优的管网节点运行参数、压缩机站运行参数及启用台数,在顺利完成天然气输送任务的同时,降低了压缩机站能耗。     

沙漠油田地面集输管网腐蚀机理研究

通过对新疆彩南油田集输管网腐蚀现状及腐蚀机理的分析得出，管网腐蚀可归纳为两类：一类是常态性腐蚀；另一类是异态性腐蚀，即由于地形起塞的壁剪切力和与之相伴随的固体颗粒磨蚀，加快了管网腐蚀穿孔速率，导致管道剧烈腐蚀。第一类腐蚀始终存在于整个集输管网当中，而第二类腐蚀常常发生于管道的上坡段。     

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。     

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。     

电液压脉冲技术在油田集输管网清垢中的应用

在油田集输管网清垢中，电泳压脉冲技术的应用是以电液压脉冲技术体外冲击波碎石的实践和先进的振荡脉冲射流喷嘴理论为基础，利用电液压脉冲清除管道内表面垢层。为产生电液压效应，需满足４个必要条件；（１）具有辅助间隙；（２）电流以幅值大；（３）电流升高陡度幅度大；（４）尾短。提出了液中放电产生压力波波前压力简化计算公式及电液压脉硒应用方案。     

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1 771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。(图3,表4,参23)     

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.     

油气集输系统拓扑布局优化的混合遗传算法

给出了油气集输系统拓扑布局优化问题的数学模型，对其计算的复杂性进行了分析。根据模型的特点，采用了混合遗传算法进行求解，将局部搜索算法的快速性与遗传算法的全局收敛性有机地结合起来，有效避免了因初始值不同对优化结果造成的不利影响。实例计算表明，混合遗传算法优于传统的分级优化法。     

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。     

超导炉在油田集输系统中的应用

超导炉是一种新型的加热设备,具有体积小、热效率高、运行安全可靠、安装方便、节约能源和可实现全自动控制等优点,解决了方箱式加热炉和热媒炉在运行过程中炉管易结焦,造成导热油油质普遍恶化等问题,在实际应用中取得了良好的社会效益和经济效益.     

粗糙集在优化油田开发效果综合评价指标中的应用

为满足当前油田开发项目的需求,改变过去油田开发效果评价采用单一评价法的传统手段,因此有必要对油田开发效果进行综合评价。综合评价的前提是指标优选,它关系到评价结果的可信度与可靠性。以油田开发效果综合评价指标体系为研究对象,基于粗糙集理论提出了一种优化与约简的方法,对指标体系进行了优化,从而有效降低了计算量、提高了效率。通过对比实验验证了方法的有效性,为油田开发效果综合评价体系的构建提供了一种思路。     

老油田高含水期经济开发决策技术研究

老油田开发进入高含水后期,水油比急剧上升,开发成本逐年增加。在低油价形势下,部分油田开发单元生产经营抗风险能力急剧变低,部分油井甚至出现亏损性生产。为了确保油田开发获得较好的经济效益,从成本构成入手,理清成本的可控因素与节点,按照经济平衡原理构建了油田四线五区经济开发评价指标体系,综合考虑油田开发实际生产情况,创建了扶停、措施增产等不同生产方式与挖潜方式的经济极限图版,实现了不同类型措施经济效益的量化评价,从而形成了一套老油田高含水期经济开发决策技术,为进一步提高油藏开发经济效益提供了有力的技术支撑。     

四足动物进化过程中的躯体拓扑稳定性

通过对四足动物躯体拓扑结构的分析比较,结果表明,四足动物躯体的拓扑形态在进化上具有高度稳定性,这种稳定性的具体原因尚不得而知,但可以肯定,控制四足动物躯体拓扑形态的基因在进化上也具有高度稳定性。分析认为,稳定性并不是来自于选择,而是出于生物基因内部的某种原因;并不是躯体拓扑形态发生了变化而被选择所淘汰,而是变化根本就没有发生,或者发生了却不稳定。