油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化的發(fā)展

張 音，于 歡，吳玉國(guó)

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化的發(fā)展

張 音，于 歡，吳玉國(guó)

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

油田地面集輸管網(wǎng)是油田地面工程建設(shè)中非常重要的一部分，集輸網(wǎng)的建設(shè)往往耗資巨大，從我國(guó)油田開采的現(xiàn)狀來看，油田生產(chǎn)過程中，低負(fù)荷、低效率成為普遍現(xiàn)象，所以對(duì)管路進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化對(duì)提高管路的經(jīng)濟(jì)效益具有很重要的意義對(duì)不同時(shí)期集輸管網(wǎng)布局和運(yùn)行的優(yōu)化模型和優(yōu)化算法進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并且總結(jié)了集輸管網(wǎng)現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢(shì)，并提出了相關(guān)建議。

優(yōu)化運(yùn)行；集輸管網(wǎng)；布局優(yōu)化；

油田地面工程包括油氣集輸與油氣礦場(chǎng)加工、油田采出水處理、供排水、注水、供電、通訊、道路、消防等與油田生產(chǎn)密切相關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)。油田集輸管網(wǎng)是油田建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，油氣集輸系統(tǒng)是油田地面管網(wǎng)系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)的投資十分巨大，這一系統(tǒng)的費(fèi)用主要包括各級(jí)管道建設(shè)費(fèi)用、各級(jí)站址造價(jià)以及管網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行、管理費(fèi)用，通常占整個(gè)地面工程建設(shè)總費(fèi)用60%～70%，占油田建設(shè)費(fèi)用的40%左右，因此管網(wǎng)布局優(yōu)化對(duì)提高油田經(jīng)濟(jì)收益十分重要。目前，我國(guó)大多數(shù)油田已步入生產(chǎn)后期，原油含水率大幅度提高，導(dǎo)致現(xiàn)有的集輸系統(tǒng)已無法適應(yīng)當(dāng)前的運(yùn)行要求，造成了能源的極大浪費(fèi)。因此，對(duì)于管道運(yùn)行的優(yōu)化［1］也是提升管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。

1 油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)油田管網(wǎng)布局優(yōu)化現(xiàn)狀

油田集輸管網(wǎng)的拓?fù)洳季謨?yōu)化是一類包含大量離散型變量和連續(xù)型變量的復(fù)雜優(yōu)化設(shè)計(jì)問題［2］。通常可以根據(jù)圖論知識(shí)，將集輸管網(wǎng)中的管段、站點(diǎn)抽象成圖的邊和節(jié)點(diǎn)。

于達(dá)［3］在對(duì)管網(wǎng)的優(yōu)化過程中，以建設(shè)費(fèi)用和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用為綜合指標(biāo)提出目標(biāo)函數(shù)，在遵循優(yōu)化原則和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的前提下，采用策略尋優(yōu)方法。以圖論知識(shí)為基礎(chǔ)，把分布在油田區(qū)域中的油井看成是二維平面上無規(guī)律分布的點(diǎn)，把各點(diǎn)連線所圍成的區(qū)域近似看成凸多邊形 。把井的產(chǎn)量和它到某點(diǎn)的距離的乘積看作產(chǎn)量距離，最終可以證明使 產(chǎn)量距離的加和最小的點(diǎn)就是多邊形的幾何中心。在一定計(jì)量站所轄井?dāng)?shù)的約束下，對(duì)礦區(qū)油井進(jìn)行劃分，以井群內(nèi)不同井點(diǎn)到中心的距離差的平方和為井群緊致性度量，目標(biāo)是確定一種使各群的總體緊致性最佳的劃分。最后以加權(quán)距離和最短為目標(biāo)函數(shù)，考慮產(chǎn)量、管徑等因素，采用直接搜索法求解。

李宏偉等［4］為了解決海底油田群組單個(gè)儲(chǔ)量較小的問題，利用規(guī)模效應(yīng)，對(duì)海底油田進(jìn)行規(guī)劃以提高設(shè)施的利用率、提高經(jīng)濟(jì)效益。利用加權(quán)中心法確定中心平臺(tái)的位置，與其他平臺(tái)相結(jié)合組合成一顆有向樹，以有向樹為基礎(chǔ)運(yùn)用最小生成樹法求出各管段的流量，以此確定管道直徑，從而推算出海底集輸管網(wǎng)的建設(shè)投入費(fèi)用。以具體情況為例，運(yùn)用FORTRAN語言對(duì)海底管網(wǎng)的優(yōu)化進(jìn)行編譯。最后證明這中最小生成樹和網(wǎng)絡(luò)中心問題結(jié)合起來的方式對(duì)海底井群綜合開發(fā)可行性研究階段的費(fèi)用初步估算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)比較有效。

喻西崇等［5］綜合考慮管路最初投資、動(dòng)力費(fèi)用和熱力費(fèi)用這三方面建立目標(biāo)函數(shù)，其中油氣水多相流壓降選用Beggs-Bill半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，管路溫降選用蘇霍夫公式計(jì)算。對(duì)目標(biāo)函數(shù)求解時(shí)，將懲罰函數(shù)的內(nèi)點(diǎn)法和外點(diǎn)法結(jié)合運(yùn)用，把有優(yōu)化轉(zhuǎn)化為無約束的優(yōu)化，然后黃金分割法進(jìn)行搜索，確定可行域區(qū)間，在可行域內(nèi)運(yùn)用POWELL法求得最優(yōu)解。作者以勝利淺海埋島油田為例，還使用了枚舉法，對(duì)比枚舉法必須確定可行域才能繼續(xù)優(yōu)化的缺點(diǎn)，混合SUMT法收斂性和穩(wěn)定性更好，得到的結(jié)果更令人滿意。

冷建成等［6］基于產(chǎn)量中心的思想，以原油的運(yùn)量和運(yùn)行距離的乘積來表示原油運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，基于對(duì)井與站點(diǎn)所屬關(guān)系的確定性、各站容積以及空間上的制約等約束條件的考慮，對(duì)多級(jí)星集輸管網(wǎng)建立了拓?fù)鋬?yōu)化的模型。針對(duì)這種非線性混合整數(shù)規(guī)劃問題，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)集輸管網(wǎng)進(jìn)行布局優(yōu)化并求解。雖然取得了一定效果，但作者發(fā)現(xiàn)優(yōu)化過程中所選擇的參數(shù)的差別對(duì)迭代次數(shù)和優(yōu)化結(jié)果有比較大的影響，認(rèn)為應(yīng)該加入遺傳算法能夠提高全局收斂性。

劉揚(yáng)等［7］以星式集輸管網(wǎng)為例，針對(duì)分級(jí)優(yōu)化法受站點(diǎn)初始位置的影響很大，一般無法得到全局最優(yōu)解的這種缺陷，在滿足各級(jí)站的處理能力、空間幾何位置以及各級(jí)站點(diǎn)的相互連接關(guān)系的前提下建立數(shù)學(xué)模型。將遺傳算法和基于規(guī)劃理論的拉格朗日松弛法結(jié)合起來進(jìn)行求解。把原問題分為兩個(gè)層次，在布局層用遺傳算法對(duì)全局搜索，在分配層用拉格朗日松弛法運(yùn)算求解，這樣整個(gè)布局區(qū)域的搜索能夠更為有效。針對(duì)實(shí)例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，結(jié)論為采用混合遺傳算法得到的結(jié)果比分級(jí)優(yōu)化法更能令人滿意。

魏立新［8］以投資和運(yùn)行能耗最小為目標(biāo)研究建立這MS、MST、MRS三種地面管網(wǎng)形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，通過分析不同管網(wǎng)形態(tài)計(jì)算的復(fù)雜性，提出了模擬退火方法和遺傳算法相結(jié)合的混合遺傳模擬退火法的解決方案。在其論文中也針對(duì)實(shí)例系統(tǒng)比較了分級(jí)優(yōu)化法和混合遺傳模擬退火算法的優(yōu)劣，結(jié)果表明，混合遺傳模擬退火算法與分級(jí)優(yōu)化法相比，在優(yōu)化性能和抗變換性等方面均有不同程度的提高。

吳華麗等［9］以產(chǎn)量距離和最小為基礎(chǔ)，對(duì)井組最優(yōu)劃分建立數(shù)學(xué)模型。為解決傳統(tǒng)算法容易陷入局部極值的缺陷，采用基于整數(shù)編碼的遺傳算法進(jìn)行全局優(yōu)化，盡管在運(yùn)算過程中，一些步驟（如淘汰、增殖、交叉、變異等）需要依靠經(jīng)驗(yàn)來試運(yùn)行，但依然達(dá)到了一定效果，最后求得的產(chǎn)量距離之和比上一個(gè)文獻(xiàn)小了1381.07 km·t/d。

楊建軍等［10］根據(jù)星型地面輸油管網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，利用改進(jìn)的整數(shù)編碼遺傳算法優(yōu)化油井與各級(jí)站之間的所屬關(guān)系，首先確定井點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上級(jí)站的最優(yōu)位置。因?yàn)檫z傳算法有自身的缺陷，對(duì)運(yùn)行流程進(jìn)行了改進(jìn)，融入模擬退火算法調(diào)整適應(yīng)函數(shù)，推出初始溫度的確定方法，改進(jìn)選擇復(fù)制的操作，最終構(gòu)成混合遺傳算法，在交叉操作中為避免群體早熟等缺點(diǎn)采用隨機(jī)多父輩適應(yīng)函數(shù)值加權(quán)交叉法，為優(yōu)化效果更好，運(yùn)用多種變異方法來拓展算法的搜索種類。通過努力提升了算法優(yōu)化速率。運(yùn)用實(shí)例論證了這種方式的可靠性。

黎彬等［11］依照輸油管線投建費(fèi)用、長(zhǎng)度和直徑的函數(shù)關(guān)系，建立集油管線的費(fèi)用模型；根據(jù)設(shè)計(jì)人員以往的經(jīng)驗(yàn)和資料，根據(jù)集油站的建造成本與容量間的函數(shù)關(guān)系建立的中間站費(fèi)用模型由最小二乘法回歸得出；為了使井點(diǎn)到對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的集油管網(wǎng)系統(tǒng)的造價(jià)最少，以產(chǎn)量中心為對(duì)應(yīng)的集油站站址，確立井組最優(yōu)劃分?jǐn)?shù)學(xué)模型。求解過程中根據(jù)各微粒個(gè)體位置編碼中井與站的隸屬關(guān)系信息劃分井組，判斷是否滿足約束條件，然后初始化各微粒位置和速度，采用基于整數(shù)編碼的PSO進(jìn)化公式進(jìn)行優(yōu)化搜索來得出最佳井組劃分以及各級(jí)站的空間位置。

劉揚(yáng)，鞠志忠等［12］針對(duì) MS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)—頂點(diǎn)可被分成一系列不同級(jí)別的子集合，同種級(jí)別的頂點(diǎn)中的不同頂點(diǎn)的物理意義不同，低級(jí)的頂點(diǎn)與高級(jí)別的頂點(diǎn)有從屬關(guān)系，且隸屬關(guān)系是一定的［13］。以圖論為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定義，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型。將問題劃分為兩個(gè)層次，布局層確定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的空間位置，采用混合遺傳模擬退火算法對(duì)整個(gè)布局層進(jìn)行搜索，然后確定不同級(jí)別站點(diǎn)之間的隸屬關(guān)系，這么分配的原因是為了能有效搜索布局區(qū)域，最后可以得出最優(yōu)解。通過對(duì)某區(qū)域原油集輸管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，最后就夠?yàn)楣芫€總長(zhǎng)度和管線投資分別比優(yōu)化前降低了 10.86%和10.49%，優(yōu)化效果明顯。

陳坤明等［14］針對(duì)樹狀集輸管網(wǎng)進(jìn)行布局優(yōu)化，為了能得到管網(wǎng)投入費(fèi)用最少布局方式，在操作中以管網(wǎng)初步連接為依據(jù)，以管道造價(jià)為權(quán)值，轉(zhuǎn)換最小的生成樹問題。由于不同管網(wǎng)布局形式導(dǎo)致管道內(nèi)分配的流量不同，管網(wǎng)投入費(fèi)用以及水力性能差別較大，所以運(yùn)用單親遺傳算法和深度優(yōu)先搜索算法相結(jié)合的方法對(duì)問題進(jìn)行求解，得到的結(jié)果對(duì)原問題有較好的適應(yīng)性。

1.2 國(guó)內(nèi)油田管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化現(xiàn)狀

最近幾年，隨著油田的持續(xù)開采，多數(shù)油田都已經(jīng)進(jìn)入了三四次開采階段，一些現(xiàn)有的油田地面管路設(shè)施無法適應(yīng)油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。在各站場(chǎng)的布局、設(shè)備和管材等因素已經(jīng)確定的情況下，科研針對(duì)管路運(yùn)行進(jìn)行的優(yōu)化研究對(duì)油氣集輸節(jié)能降耗尤為重要。

魏立新［15］為減小生產(chǎn)運(yùn)行中的能耗，以集輸系統(tǒng)能耗費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)。把井口回壓、進(jìn)站溫度等作約束條件，創(chuàng)建優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。分析該模型并使用序列二次規(guī)劃法計(jì)算出結(jié)果。

婁紅洋，張宏波［16］針對(duì)油田地面多相混輸運(yùn)行參數(shù)建立了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并選用遺傳算法進(jìn)行求解。

崔淑紅［17］選取計(jì)量間所轄油井井口至轉(zhuǎn)油站進(jìn)口的地面集輸管網(wǎng)為對(duì)象。在管網(wǎng)的各參數(shù)給定的情況下，對(duì)樹狀雙管摻水集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題進(jìn)行了研究。以能耗費(fèi)用最低建立目標(biāo)函數(shù)，創(chuàng)建樹狀雙管摻水集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。該模型屬于約束非線性規(guī)劃問題，采用 POWELL 法結(jié)合混合SUMT 法進(jìn)行優(yōu)化的方法對(duì)此模型進(jìn)行計(jì)算得解。

耿麗麗［18］采用雙管摻熱水伴熱方法對(duì)地面集輸系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。確定了整個(gè)目標(biāo)函數(shù)所涉及的熱能費(fèi)用和電能費(fèi)用。并根據(jù)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，建立了稠油摻熱水集輸管路參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。對(duì)此模型進(jìn)行了分析，該模型屬于約束非線性規(guī)劃問題。為了解決此問題，首先使用混合SUMT方法將約束優(yōu)化轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化，然后運(yùn)用共軛梯度法和黃金分割法聯(lián)合求解。

孟振虎［19］采用優(yōu)化理論對(duì)輸量和熱油管道運(yùn)行成本的關(guān)系進(jìn)行分析。得出了最佳輸量界限和它們之間的變化關(guān)系以及各輸量點(diǎn)的最佳進(jìn)站溫度。結(jié)論顯示，運(yùn)行費(fèi)用隨輸量的增大而減小。即打輸量可減小熱油管道的運(yùn)行成本。

劉萬豐［20］把集輸管路向外界擴(kuò)散的能量算為能耗，并以能耗費(fèi)用最小創(chuàng)建目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，依據(jù)此情況，作者使用序列二次規(guī)劃法計(jì)算。

王志華［21］研制了一套可以在不同工況條件（摻水量、摻水溫度、流速）下優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)的室內(nèi)試驗(yàn)裝置。在此基礎(chǔ)上，在宋方屯油田新老區(qū)塊進(jìn)行低溫集輸現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了一定的成果。對(duì)比不同方案，低溫集輸方案大大降低了生產(chǎn)成本。

邵寶力［22］選取計(jì)量站所轄油井井口到轉(zhuǎn)油站進(jìn)口這一段距離的地面管網(wǎng)為研究對(duì)象。管網(wǎng)各方面的參數(shù)已知，對(duì)單管環(huán)狀摻水集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了研究。以總能耗費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，創(chuàng)建單管環(huán)狀摻水集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。該模型屬于約束非線性規(guī)劃問題，采用針對(duì)多維的共軛方向法結(jié)合針對(duì)一維的黃金分割法進(jìn)行優(yōu)化的方法對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算。

梁永圖，劉增哲［23］建立的目標(biāo)函數(shù)為在周期內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用最小，并根據(jù)運(yùn)行時(shí)的能量平衡和各壓力站的壓力等約束條件建立了管道優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，作者運(yùn)用的計(jì)算方法為是態(tài)規(guī)劃法。給出了關(guān)于在輸送周期內(nèi)管路各時(shí)段的最佳泵組合方案。

南松玉［24］使用能量平衡分析方法，研究集輸系統(tǒng)的各部分能耗比例?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了低溫輸送和常溫輸送。提高了電能利用率和熱能利用率。進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。

崔鵬，楊志淑等［25］以動(dòng)能以及熱能能耗費(fèi)用之和最小為目標(biāo)函數(shù)，選用多個(gè)約束條件（如系統(tǒng)的熱力、水力平衡、井口的回壓及摻水壓力）。對(duì)比線性規(guī)劃過程，針對(duì)此目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算過程非常復(fù)雜。為解決這類非線性規(guī)劃問題，運(yùn)用SUMT法來進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)算過程中將有約束優(yōu)化轉(zhuǎn)變成無約束優(yōu)化問題進(jìn)而求解。

王經(jīng)天［26］為了減少集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行成本，提供經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)集輸系統(tǒng)管道運(yùn)行進(jìn)行了優(yōu)化。以管道運(yùn)行總能耗費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，選去原油的進(jìn)出站壓力、溫度為決策變量。創(chuàng)建管道優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，并采用合適的方法對(duì)其進(jìn)行了求解。

2 油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化發(fā)展趨勢(shì)

從布局優(yōu)化方面來看，在工程實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于油氣管網(wǎng)的布局優(yōu)化，根據(jù)開發(fā)進(jìn)程或者規(guī)劃者的不同喜好，所習(xí)慣采用的目標(biāo)函數(shù)和求解方法也存在很多不同。在管網(wǎng)的布局優(yōu)化的發(fā)展進(jìn)程中，最開始只是針對(duì)一些簡(jiǎn)單的局部的問題進(jìn)行優(yōu)化求解，所應(yīng)用的方法也比較簡(jiǎn)單，因此不容易達(dá)到預(yù)期效果，只能在小范圍內(nèi)應(yīng)用。伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，使得運(yùn)用計(jì)算機(jī)求解一些高難度的布局優(yōu)化問題成為可能，一些利用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法難以解決的具有復(fù)雜性、約束性、非線性、建模困難等特點(diǎn)的優(yōu)化問題被克服，也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。由于優(yōu)化過程中涉及的條件變多了，影響最終優(yōu)化結(jié)果的因素也相應(yīng)變多，因此很多時(shí)候在優(yōu)化過程中就需要采用模糊優(yōu)化的方法對(duì)問題進(jìn)行處理?，F(xiàn)階段油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化大多只是依靠總建設(shè)費(fèi)用最少來確定的，這種方法以定會(huì)存在一定的缺陷，所以對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行灰色系統(tǒng)理論進(jìn)行模糊優(yōu)化處理，有助于解決很多問題［27］。因此可以說，油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化發(fā)展方向是多目標(biāo)，灰色化和模糊化的?，F(xiàn)階段，受限于優(yōu)化理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不完善，布局優(yōu)化問題多采用分階段優(yōu)化的方法，整合不同階段的局部最優(yōu)解來估算全局最優(yōu)解，這樣的方法難以確保最終的結(jié)果就是全局最優(yōu)解。還有一個(gè)問題，目前研究的布局優(yōu)化問題大多都是基于二維空間直線距離的管道提出目標(biāo)函數(shù)，雖然在部分情況下考慮障礙因素，但是對(duì)于三維情況下障礙地形對(duì)管段影響的研究還依然不足。

從參數(shù)優(yōu)化方面來看目前，由于大部分老油田已經(jīng)進(jìn)入高含水期階段，而該階段的特點(diǎn)是油井出油溫度升高、采出液呈現(xiàn)牛頓流體的流動(dòng)特性、集油管道的結(jié)蠟量明顯下降的特點(diǎn)。因此，借助該階段這些有利條件，油田集輸管路的優(yōu)化運(yùn)行的研究一般從摻水量、摻水溫度、土壤溫度、進(jìn)站溫度、加熱爐和泵等設(shè)備等方面著手。針對(duì)某些特定的有中間熱泵站的管道優(yōu)化運(yùn)行，可以采用熱力越站、壓力越戰(zhàn)和全越戰(zhàn)三種優(yōu)化方案來減少熱力費(fèi)用和動(dòng)力費(fèi)用，降低運(yùn)行成本。對(duì)于投產(chǎn)運(yùn)行的油田來說，管路運(yùn)行中的參數(shù)決定了油的生產(chǎn)成本，重點(diǎn)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)（如摻水量、摻水溫度、流量、流速等）是很好的選擇。但是，用于某些特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的參數(shù)求解方法并不一定適用于其他結(jié)構(gòu)，研究正逐步朝著多參數(shù)聯(lián)合求解的方向研究。

從算法這一方面來看，20世紀(jì)80、90年代在優(yōu)化過程中主要還是采用傳統(tǒng)算法，例如劃分井組的問題經(jīng)常采用分級(jí)優(yōu)化法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法或者分支定界法進(jìn)行求解。從20世紀(jì)末到現(xiàn)在，針對(duì)油氣田集輸?shù)孛婀芫W(wǎng)的軟件設(shè)計(jì)不斷飛速發(fā)展，在優(yōu)化過程中通過理論基礎(chǔ)把集輸管網(wǎng)的全局模擬出來，然后電腦中得出不同的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，這樣讓操作人員就能夠在這些方案中選擇最合適的優(yōu)化方案。與此同時(shí)，優(yōu)化方法也逐漸向啟發(fā)式的智能算法和多種算法混合的方向發(fā)展，其中禁忌搜索法，模擬退火遺傳算法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等算法得到廣泛使用。但很多算法依然無法保證計(jì)算結(jié)果的最優(yōu)性，與此同時(shí)，管網(wǎng)也由高壓集輸系統(tǒng)向中低壓集輸?shù)男履茉醇斚到y(tǒng)發(fā)展，節(jié)點(diǎn)數(shù)目變多，對(duì)求解速度的要求也進(jìn)一步增高。目前還沒有能夠比較通用的集輸系統(tǒng)優(yōu)化軟件。

3 結(jié) 論

本文對(duì)近幾年對(duì)有關(guān)地面集輸管路運(yùn)行優(yōu)化的研究進(jìn)行了綜述，隨著計(jì)算機(jī)的普及，僅憑借經(jīng)驗(yàn)去投產(chǎn)運(yùn)行的傳統(tǒng)方法的時(shí)代已經(jīng)過去，選擇合適的優(yōu)化方案不僅能夠提高油田集輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能降低油田集輸管網(wǎng)的工程造價(jià)，而且能增加油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)收益。但是，這一領(lǐng)域中依然還有很多問題亟待解決，為了使優(yōu)化結(jié)果更能令人滿意，相關(guān)工作人員需要進(jìn)一步努力。

［1］Jean-Claude Trigeassou，Thierry Poinot，Sandrine Moreau.A Methodology for Estimation of Physical Parameters . Systems Analysis Modelling Simulation，2003，43（7）：925-943.

［2］ 劉揚(yáng)，魏立新，李長(zhǎng)林.油氣集輸系統(tǒng)拓?fù)洳季謨?yōu)化的遺傳算法［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，22（6）：33-35.

［3］ 于達(dá).原油集輸系統(tǒng)地面設(shè)施布局優(yōu)化［J］.撫順石油學(xué)院報(bào)，1997，17（2）：44-46，62.

［4］ 李宏偉，譚家華.海底油氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)海上油氣（工程），2000，12（4）：13-16.

［5］ 喻西崇，馮叔初，李玉星.優(yōu)化管網(wǎng)集輸?shù)挠行Х椒ǎ跩］.中國(guó)海上油氣（工程），2000，12（3）：31-34.

［6］ 冷建成，劉揚(yáng)，趙洪激.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的油氣集輸管網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)［J］.石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2001，12（6）：7-9.

［7］ 劉揚(yáng)，魏立新.油氣集輸系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化的混合遺傳算法［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，22（6）：33-36.

［8］ 魏立新.基于智能計(jì)算的油田地面管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究［D］.大慶石油學(xué)院，2005.

［9］ 吳華麗，陳坤明，等.基于遺傳算法的集輸管網(wǎng)井組劃分［J］.，2007（6）：1-2+4.

［10］楊建軍，戰(zhàn)紅，劉揚(yáng)，等.星形原油集輸管網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化的混合遺傳算法［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，33（4）：166-169.

［11］ 黎彬.基于微粒群算法的井組劃分方法［J］.油氣田地面工程，2008，27（2）：36-37.

［12］劉揚(yáng)，鞠志忠，鮑云波.一類多級(jí)星式網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，33（2）：68-73，125.

［13］劉揚(yáng).石油工程優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及方法［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1994.

［14］陳坤明.單親遺傳和深度優(yōu)先搜索算法的集輸管網(wǎng)優(yōu)化［J］.油氣田地面工程，2012，31（8）：34-35.

［15］魏立新.油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，29（3）：47-49.

［16］ 婁紅洋，張宏波.油氣混輸管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化研究［J］.河南石油，2006，20（2）：87-88.

［17］崔淑紅.杏六聯(lián)集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化［D］.大慶石油學(xué)院，2005.

［18］耿麗麗.稠油摻熱水伴熱集輸?shù)孛嫦到y(tǒng)工藝參數(shù)優(yōu)化［D］.大慶石油學(xué)院，2008.

［19］孟振虎.輸量對(duì)熱油管道運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響分析［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2010，29（6）：411-416.

［20］劉萬豐.油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法［J］.油氣田地面工程，2010，29（2）：32-33.

［21］王志華.宋方屯油田低溫集輸工藝參數(shù)優(yōu)化研究［D］.大慶石油學(xué)院，2010.

［22］邵寶力.敖南油田集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化研究［D］.大慶石油學(xué)院，2010.［23］梁永圖，劉增哲.成品油管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，35（3）：115-118.

［24］南松玉.油氣集輸系統(tǒng)能耗分析試驗(yàn)及節(jié)能對(duì)策［D］. 大慶:東北石油大學(xué)，2012.

［25］崔鵬，楊志淑.油田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究［J］.化工管理，2014，27（15）：81.

［26］王經(jīng)天.榆樹林油田地面集輸系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)及優(yōu)化改造技術(shù)研究［D］. 大慶:東北石油大學(xué)，2014.

［27］汪玉春，李長(zhǎng)俊.油氣管道的投資灰色與計(jì)算［J］.天然氣工業(yè)，1998（6）：68-67.

Research Progress in Optimization of Oilfield Surface Gathering Pipeline Network

ZHANG Yin，YU Huan，WU Yu-Guo
（Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001，China）

Oil gathering pipeline network is a very important part in oilfield surface engineering construction， the construction of gathering network is often costly. From the current situation of oil exploration in China， low-load and low efficiency during oil production process become a common phenomenon， so proper pipeline optimization to improve the economic benefits of the pipeline has important significance. In this paper， the gathering pipeline network layout optimization model and optimization algorithm and run at different times were introduced， and the development trend of pipeline networks at this stage was summarized， and relevant proposals were put forward.

Optimal operation； Gathering and transportation pipeline； Layout optimization

TE 832

A

1671-0460（2015）12-2879-04

2015-07-31

張音（1990-），女，遼寧盤錦人，在讀研究生，研究方向：石油天然氣儲(chǔ)運(yùn)方向。E-mail：1164302237@qq.com。

吳玉國(guó)（1977-），男，副教授，博士，研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)。