簡述油田地面管網總體系統(tǒng)的規(guī)劃設計

【摘要】能源的緊缺就像一道緊箍咒一樣牢牢的套在了當今世界的每一個國家身上，面對能源利用的不斷加劇，世界各國對現(xiàn)有的不可再生能源的使用開始逐漸的意識到了危機的存在。當代世界的發(fā)展能源使用總量已經遠遠超出了前兩次工業(yè)革命中能源使用的總和。在我國能源使用的過程當中，為了滿足國家發(fā)展的需要，我國在全國范圍內進行了能源產業(yè)的開發(fā)。由于開發(fā)的低于不同，這使得能源的運輸過程成為了我們必須關心的問題。為此油田的地面管網總體系統(tǒng)的建設被我國相關能源部門擺到了桌面上來，只有解決在發(fā)展過程中油田地面管網的總體系統(tǒng)建設，才能夠有效的保證西油東送戰(zhàn)略的實施。

【關鍵詞】油田；地面管網；規(guī)劃設計

前言

現(xiàn)代工業(yè)對石油的需求越來越大，以及現(xiàn)代交通中數(shù)量大增的汽車用油，這都對石油開采的工作造成的較大的壓力。面對大增的油量需求，發(fā)動采油油田的一切力量，充分發(fā)揮技術改革的優(yōu)勢，才能保證石油開采質量和數(shù)量的增長，才能滿足社會生產對石油的需求。油田地面官網系統(tǒng)的設計和建設是發(fā)揮技術改革優(yōu)勢的必然趨勢，也是其中的一個重要環(huán)節(jié)。本文通過油田地面管網建設和發(fā)展的現(xiàn)狀，對其總體系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化措施進行研究與分析，以推動石油開采的科學發(fā)展，從而滿足社會生產及交通運輸所產生的對石油的巨大需求，建設現(xiàn)代化社。

1、油田地面管網優(yōu)化概述

地面管網的建設不僅需要各部門的協(xié)調配合還需要相關施工單位的盡職盡責。在油田地面管網總體系統(tǒng)的規(guī)劃設計中，我們必須結合實際的地理條件對相關的地域進行勘探，了解該地域的土質結構以及地面的構造狀況，為我們的施工進行前期的勘探準備。由于在地面管網的總體系統(tǒng)規(guī)劃設計的過程中，我們的主要目的是將西部的天然氣以及石油資源安全的運送到東部，進行開發(fā)利用。所以在管網建設的過程中藥盡量保證不使用錯綜復雜的管道設計，并將輸油管路與輸氣管路進行分離建設。如果交錯建設這不僅會影響輸送能源的安全性，還有可能造成不必要的危險。復雜的地面管網不利于我們的維修以及維護。要盡量做到對管網的優(yōu)化處理。在石油地面輸送管網中，一般采取以下優(yōu)化步驟：（1）首先確定集輸管網的拓撲形式：即樹狀管網與環(huán)狀管網；（2）建立數(shù)學優(yōu)化模型，定義約束條件。（3）分析目標函數(shù)，選取合適的優(yōu)化方法。（4）采用最優(yōu)化方法求解數(shù)學模型，得出最優(yōu)解。（5）檢驗模型并完善數(shù)學模型及計算方法。

2、油田地面管網總體系統(tǒng)的規(guī)劃設計建立

在油田管網的總體系統(tǒng)優(yōu)化設計建立的過程當中，我們對于其設計的總體規(guī)劃方案都有著直接客觀的定性要求。由于我國幅員遼闊、各地氣溫溫度存在較大的差異，這就對我們鋪設的油管的使用材料提出了要求。如果油管材質不能滿足當?shù)氐赜虻奶鞖庾兓陀锌赡苁褂凸艿氖褂脡勖s短，進而影響整體規(guī)劃設計施工的下一步施工建設的進行。所以在進行整體油管網絡輸送系統(tǒng)的建設過程當中，我們必須對不同地域的不同情況進行詳細的分析，并根據(jù)得到的結論綜合現(xiàn)階段科學的施工手段進行油田地面管路的總體系統(tǒng)合理的規(guī)劃設計，選擇合格的建材進行相關施工管網的建設施工。提高規(guī)劃設計的使用性，保證在整個工程實施的過程中油田地面管網系統(tǒng)的建設符合國家的建設要求及標準。

在進行油田地面的管嘲系統(tǒng)進行優(yōu)化設計時，首先必須管網的拓撲優(yōu)化，管網拓撲優(yōu)化是系統(tǒng)設計的基礎。油田管網形式包括：星形.環(huán)形及樹形三種。其中，環(huán)形管網中，井通過環(huán)形管路與計量站連接，計量站再與轉油站先連接。并因此減少鋼材的消耗量及工程的投資。在環(huán)狀油氣集輸管網中，其最低級別頂點通過一個環(huán)路與其高一級別頂點相連，其余節(jié)點之間的連接形狀為星形，一般3～5口油井通過一個管道環(huán)路與計量站相連。一般說來，用環(huán)狀網絡系統(tǒng)進行管路和控制，能夠大大縮短頂點間連接介質的路徑長度，從而能夠顯著降低網絡系統(tǒng)的造價。在環(huán)狀管網系統(tǒng)中，以滿足環(huán)狀管網連接情況為前提，使管道長度最短，減少管道建設投資，降低成本。

2.1規(guī)劃設計建立處理方法

在油田地面管網總體的規(guī)劃設計過程當中，我們必須依照我們的國情進行實事求是的分析。絕對不能濫竽充數(shù)，用魚目混珠的方案欺騙領導。在油田地面管網的總體系統(tǒng)規(guī)劃設計的過程中，我們應該參照科學的手段進行相關的設計。根據(jù)不同的地域要求，對管網的施工建設進行改進。由于地面輸油管網絡的總體系統(tǒng)的建設屬于大型工程，該工程的實施往往只能由國進行施工建設，所以面對在規(guī)劃以及施工建設過程中出現(xiàn)的問題，我們應該通過合理的方式進行分析，在保證科學原則不便的情況下對相關的問題進行改進、處理。

（1）約束的規(guī)劃處理方法

在進行管道網絡體系的總體規(guī)劃設計中，為了提高我們的準確性，一般在進行實際的施工之前我們會選擇約束規(guī)劃處理的方法對我們的油田地面管網進行總體系統(tǒng)的規(guī)劃設計。在規(guī)劃設計中出現(xiàn)的問題我們會用懲罰函數(shù)進行風險校正，進而提高整體規(guī)劃設計的準確性以及其實際的應用價值。

懲罰函數(shù)法在遺傳算法的約束優(yōu)化問題中是使用較為常用的方法。該方法在實際中應用廣泛。其關鍵是，用某種方式將約束函數(shù)歸到目標函數(shù)中，使得求解的問題變?yōu)闊o約束的問題。因此，可以借助于不可微精確罰函數(shù)將約束問題化成無約束問題處理。不可微精確罰函數(shù)法的特點是：只需要對無約束問題進行處理，可以優(yōu)化很多無約束的問題。只需確定一個合適的不必很大的罰因子，無需象靜態(tài)罰函數(shù)法那樣。要確定多個合適的罰因子，減輕了搜索前的準備工作。另外，函數(shù)不可微并不影響遺傳算法的搜索，因為遺傳搜索過程只需要函數(shù)的取值信息。這些特點正是不可微精確罰函數(shù)法吸引人之處。

（2）混合遺傳的規(guī)劃設計方法

在油田地面管網總體系統(tǒng)的規(guī)劃設計中，由于技術的使用以及設計的方案往往存在著不易發(fā)現(xiàn)的漏洞，為了減少規(guī)劃設計中漏洞的出現(xiàn)我們選用混合遺傳的規(guī)劃設計方法對相關的油田網路設計方案進行二次規(guī)劃校正，以便提高管網規(guī)劃設計的實用性。

在遺傳算法的應用中，所選擇的編碼方式、適應度函數(shù)的設計以及所采用的管網的各種分析方法等影響著算法的性能。根據(jù)環(huán)狀管網編碼的特點，在設計兩點交叉位置時，應將交叉點設置在偶數(shù)個基因的位置上，這樣就不會破壞個體的結構模式，從而不會影響遺傳算法的性能。選擇非一致性變異，即把變異算子與進化代數(shù)聯(lián)系起來，在演化初期變異范圍相對大，到后期變異范圍越來越小。對新一代群體再進行評價，選擇、交叉、變異，如此循環(huán)往復，使群體中的個體適應度和平均適應度不斷提高，直至最優(yōu)個體的適應度不再提高，則迭代過程收斂，算法結束。

結語

國家的建設離不開能源的使用，而我國石油天然氣能源的傳輸卻離不開油田地面網絡總體系統(tǒng)的使用。在我國能源使用日益增加的今天，利用現(xiàn)有的科學技術以及文化知識，對油田地面管網總體系統(tǒng)的規(guī)劃進行合理的設計，是我國石油能源使用運輸途徑必不可少的一個環(huán)節(jié)。只有油田地面管網總體系統(tǒng)的規(guī)劃設計符合當代社會的發(fā)展要求才能夠促進我國資源的有效利用。

參考文獻

[1]方徐應.油田地面管網的優(yōu)化研究.《科技創(chuàng)新導報》，2010年17期