試論靖邊油區(qū)地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的應用

劉玉軍（延長油田股份有限公司靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

試論靖邊油區(qū)地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的應用

劉玉軍
（延長油田股份有限公司靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

本文深刻討論研究了油氣集輸管網(wǎng)的參數(shù)結(jié)構(gòu)，并對其優(yōu)化問題提出了建議。本文作者總結(jié)了現(xiàn)在常使用的一些基礎(chǔ)的水力計算模型，比較了一些輸管路水力模型。對各種流量下管流的持液率和壓降進行了計算，提出了優(yōu)化條件的前提。

汽油的溶解比例；溫度降低的計算；計算混輸管線水力；拓撲環(huán)型集輸管網(wǎng)；兩相流管網(wǎng)的應用；集輸系統(tǒng)

一、引言

在地面上建設(shè)集輸管網(wǎng)的實際操作過程中，一定要積極的優(yōu)化油田在地面的集輸管網(wǎng)的設(shè)計的和施工過程，這樣一來才能在降低整體的建設(shè)的成本和減少相關(guān)項目上的資金投入上有一定的重大意義。為了可以實現(xiàn)能源的合理利用和提高企業(yè)在建造上的經(jīng)濟利益，就要積極的做到優(yōu)化油田在地面鋪設(shè)集輸管網(wǎng)的技術(shù)。進行原油有效利用運輸?shù)闹匾艿谰褪怯吞镌诘孛嫔箱佋O(shè)的技術(shù)管網(wǎng)。如何做到不讓管網(wǎng)的設(shè)計的目的和其利用不符合，就一定要在設(shè)計的理念上進行合理的完善。建立一種科學實用的先進的集輸管網(wǎng)管理系統(tǒng)，還要運用GIS技術(shù)，這樣就會對完善現(xiàn)實階段油田內(nèi)部的地面方面的技術(shù)管理的應用。

二、集輸管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的起源

在不同的地形條件下對輸管網(wǎng)的要求是不一樣的，因此根據(jù)特殊的地形復雜的下的低滲透油田，就要建立優(yōu)化集輸管網(wǎng)的數(shù)學化模型，并要實現(xiàn)全局優(yōu)化完成了井組劃分的集輸管網(wǎng)，這樣就可以把陷入局部最優(yōu)問題的計算避免掉了。要想把這個問題數(shù)學模型求解出來，第一個要做的就是完成井組劃分，在這里采用的是一種改進的邊界搜尋的方法來實現(xiàn)的，第二就可以根據(jù)這篇論文所提出來的優(yōu)化了的集輸管網(wǎng)技術(shù)的原來的模型來對井組中不分回壓不足的問題進行相應地解決，讓井組劃分和增壓泵站處理模型的配合來鋪墊遺傳算法的運算，緊接著來把井站的所屬關(guān)系與井口的回壓等問題來解決了。最后就來解決約束問題，這主要依靠的就是遺傳算法求解數(shù)學模型的運用與函數(shù)方法的應用，就可以用懲罰函數(shù)來解決落在障礙物內(nèi)的站址，如此算出的模型恰當，結(jié)果是可靠可行的。

三、集輸管優(yōu)化的計算基礎(chǔ)

縱觀長慶油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實際情況，來對遺傳和序列二次規(guī)劃算法對集輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)整個優(yōu)化的效果進行驗證，遺傳算法的優(yōu)點就完勝序列二次規(guī)劃算法，這些都在對復雜集輸管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)問題的結(jié)果中體現(xiàn)了出來。在這之外還看出了局部優(yōu)化問題的效果在遺傳算法在局部優(yōu)化的驗證。同樣的事可以實現(xiàn)的。通過近些年來收集到的數(shù)據(jù)分析，通過對長慶油田靖邊油區(qū)的優(yōu)化計算，可以節(jié)省的投資是為9.9%～46.5%，這是通過優(yōu)化計算結(jié)果得出來的。

四、對集輸網(wǎng)進行集輸優(yōu)化的意義

為了降低油田采油的油氣集輸管網(wǎng)的投資費用，以對油田經(jīng)濟效益的提高為目的，最重要的就是要先對其進行設(shè)計上的優(yōu)化和技術(shù)上的升級。本文深入研究探討了優(yōu)化問題對于油氣集輸管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)問題。以此來提出的熱力計算模型是專門用于地面集輸系統(tǒng)的，給出了起伏管路溫降的計算式，還把質(zhì)量含汽率計算油氣水的混合比熱用持液率代替了，就更加的把計算精度提高了。以現(xiàn)在經(jīng)常使用的一些水力計算的模型為基礎(chǔ)，比較了一些混輸管路的水力學的模型，從不同的流量下的混輸管流的持液率和壓降的計算數(shù)據(jù)來看，要想對優(yōu)化問題進行解決，首先就要對多相流管路水力的模型進行確定，來比較一下現(xiàn)在擁有的一些的廣泛地應用的模型。以規(guī)劃設(shè)計作為在地面建設(shè)油田的主要根據(jù)，能否保證它的設(shè)計質(zhì)量直接會影響到建設(shè)開發(fā)的油田的經(jīng)濟效益。由于油田地面管網(wǎng)是一類極其復雜的大型混凝土建設(shè)工程涉及到許多技術(shù)優(yōu)化問題，例如非線性參數(shù)優(yōu)化，多目標優(yōu)化，離散拓撲等復雜技術(shù)要求比較高的優(yōu)化難題，有一些附屬難題甚至屬于NP難題，由于現(xiàn)在的油田地面管網(wǎng)還是停留在以前的支憑人工經(jīng)驗進行設(shè)計規(guī)劃的階段。但是一模擬退火，遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的一系列高技術(shù)的計算方法帶動了技術(shù)優(yōu)化的不斷發(fā)展。這些算法無需問題特殊信息、具有全面搜索能力等優(yōu)點，被多方面的領(lǐng)域所引用和重視，成為解決工程難解問題的有力工具，這樣提供的一定的手段也可以解決油田地面管網(wǎng)的優(yōu)化問題。

五、對集輸系統(tǒng)的實際應用

技術(shù)系統(tǒng)的投資一般占整個油田地面工程的60%～70%，因為它是地面油田工程的主體工程。“管—站”組成的管網(wǎng)系統(tǒng)是進行油氣集輸?shù)闹饕到y(tǒng)。國內(nèi)普遍采用的集輸流程是一種叫做樹狀雙管摻水集輸?shù)牧鞒?。這個系統(tǒng)需要在一開始時進行巨大的資金投入，就算這個系統(tǒng)投入使用以后也需要有大批的動力和熱力的消耗進行支持，這就是重要的組成這個集輸系統(tǒng)運行費用的最大的兩個部分。摻水溫度、摻水量、管徑及油、管道長度井產(chǎn)液量、含水率等因素和這兩個關(guān)系有著巨大的聯(lián)系，這些因素又是相互制約、相互影響的。這樣一來，對集輸系統(tǒng)的參數(shù)的系統(tǒng)的研究就顯得十分重要了。對最好的參數(shù)進行確定，最合理的運行方案進行提出。本文以計量間所轄油井井口至轉(zhuǎn)油站進口的地面集輸管網(wǎng)為對象，在布局一定的情況下，對樹狀雙管摻水集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題進行研究。

結(jié)語

油田的地面建設(shè)是以規(guī)劃設(shè)計為依據(jù)的，能否保證它的設(shè)計質(zhì)量直接會影響到對建設(shè)開發(fā)的油田的經(jīng)濟效益。由于油田地面管網(wǎng)是涉及離散拓撲優(yōu)化、非線性參數(shù)優(yōu)化、多目標優(yōu)化等在內(nèi)的一類十分復雜的大型混合優(yōu)化設(shè)計問題，其中有些子問題屬于NP難題，要想獲得很好的應用效果就要拋棄傳統(tǒng)的優(yōu)化的設(shè)計方法。導致目前油田地面管網(wǎng)仍舊停留在人工憑經(jīng)驗進行規(guī)劃設(shè)計的階段。隨著優(yōu)化技術(shù)的不斷發(fā)展，以模擬退火、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等為代表的智能計算方法以其高效的優(yōu)化性能、無需問題特殊信息、具有全局搜索能力等優(yōu)點，被多方面的領(lǐng)域所關(guān)注與應用，成為解決工程難解問題的有力工具，這樣提供的一定的手段也可以解決油田地面管網(wǎng)的優(yōu)化問題。這篇論文擬在對油田地面管網(wǎng)進行深入分析研究的基礎(chǔ)上，采用智能計算技術(shù)，建立數(shù)學模型要根據(jù)實際的問題，通過設(shè)計適當?shù)乃惴ê途幹葡鄳能浖崿F(xiàn)該系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

[1]沈維道，等.工程熱力學（第2版）[M].北京：高等教育出版社，1995.

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