探究油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法

喬文旗

摘 要 伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)油田開采邁入到新的發(fā)展階段，在新的階段，為了進(jìn)一步降低油氣資源開采運(yùn)輸成本，文章以油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，綜合考慮井口摻水壓力、原油站溫度等因素，打造油氣集輸系統(tǒng)運(yùn)行方案數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用序列二次規(guī)劃方法編訂油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化軟件，制定出科學(xué)合理的油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案。

關(guān)鍵詞 油氣集輸系統(tǒng) 生產(chǎn)運(yùn)行 方案 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TE866 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

油田在開發(fā)的中后期，產(chǎn)油數(shù)量、液體數(shù)量和開發(fā)初期的數(shù)量相比發(fā)生了深刻的變化，油品的含水率不斷提升，地面工程系統(tǒng)的負(fù)荷率降低，油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)效率降低，系統(tǒng)運(yùn)行能耗增加。在這樣的情況下，為了降低油氣資源的開采成本，需要相關(guān)人員結(jié)合實(shí)際進(jìn)一步探究油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法，打造優(yōu)化的油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)學(xué)模型。

1現(xiàn)階段油氣集輸工作開展存在的問題

現(xiàn)階段我國(guó)油氣集輸系統(tǒng)在使用的過程中存在油氣消耗過高、能源消耗大、油氣計(jì)量混亂等問題。其中，常見的油氣能源消耗主要是指油氣集輸系統(tǒng)在處理油水的時(shí)候產(chǎn)生了較大的能源消耗，而出現(xiàn)這種問題的原因是油水處理工作不管是在技術(shù)還是在設(shè)備上都無法滿足現(xiàn)階段的工作發(fā)展需求，且處理的時(shí)候產(chǎn)生了較大的能耗。油氣損耗主要是指在對(duì)油氣處理的時(shí)候，受設(shè)備、管理等因素的限制加劇了油氣資源的揮發(fā)，由此產(chǎn)生了較多的損耗。計(jì)量混亂主要是指我國(guó)油氣計(jì)量工作管理不科學(xué)。

2油氣集輸系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化

油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化是建立在實(shí)際生產(chǎn)基礎(chǔ)上的，通過調(diào)節(jié)生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)信息能夠達(dá)到降低生產(chǎn)能耗的目的。對(duì)于油氣集輸系統(tǒng)的摻水流程可以調(diào)整的參數(shù)包含加熱爐的出站溫度、油井摻水量，具體數(shù)學(xué)模型構(gòu)造如（1）所示。其中，H是泵的揚(yáng)程向量，T是流體從加熱爐子中流出的溫度向量，Gm是油井摻水量向量，M是站的數(shù)量，Npi是第i站內(nèi)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，Hij是第i站的第j臺(tái)泵的出口壓力，Qij是第i站第j臺(tái)加熱爐的數(shù)量，Tij是第i站第j座的加熱爐出口溫度，Tijo是第i站的第j座加熱爐的入口溫度，Gij是第i站的第j座加熱爐加熱介質(zhì)流量，Cij是第i站第j座加熱爐加熱介質(zhì)的熱容， pij是第i站第j座的加熱爐效率，Kp和Kt分別是常系數(shù)，pwi是油井i位置上的井口回壓。根據(jù)上文的目標(biāo)函數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)函數(shù)是系統(tǒng)運(yùn)行的能耗費(fèi)用，公式（1）=（6）分別是動(dòng)力能耗費(fèi)用、熱力能耗費(fèi)用、井口回壓約束、井口摻水壓力約束、原油進(jìn)站的溫度約束、設(shè)計(jì)變量取值范圍的約束。

minF（H，T，Gm）

=（公式1）

， （公式2）

， （公式3）

（公式4）

（公式5）

（公式6）

3油氣集輸系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用計(jì)算實(shí)例分析

應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)編訂油氣集輸系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化軟件，對(duì)大慶油田某區(qū)域的油氣集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，大慶油田某區(qū)塊原油集輸管網(wǎng)具體如圖一所示。根據(jù)圖一發(fā)現(xiàn)，大慶油田某區(qū)塊原油集輸管網(wǎng)包含一座脫水站、四座轉(zhuǎn)油站、42座計(jì)量站、399個(gè)油井，總體產(chǎn)油量每天2.42x103t。在優(yōu)化之前，大慶油田某區(qū)塊原油集輸管網(wǎng)熱水出站溫度是70攝氏度，每口井慘水量是每天24t，基本環(huán)境溫度是零下20攝氏度，天然氣的價(jià)格是每立方米0.9元，電費(fèi)是0.45元/（KW。h）。分析熱水出站在溫度60攝氏度、62.5攝氏度、65攝氏度、67.5攝氏度時(shí)油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行情況，伴隨熱水出站溫度的提升，油氣集輸系統(tǒng)最佳摻水量和耗電量逐漸下降，但是耗氣量和總體運(yùn)營(yíng)成本不斷提升。和優(yōu)化之前相比，油氣集輸系統(tǒng)熱水出站溫度降低10攝氏度，摻水總量每天減少114噸。

4油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化方案

油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化需要改進(jìn)現(xiàn)有油氣集輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在對(duì)油田改造的時(shí)候需要做好油氣集輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：第一，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脫水改造，提升放水工藝的先進(jìn)性。在油氣集輸系統(tǒng)中，放水系統(tǒng)的主要功能和任務(wù)是將油田中脫水部分和放水系統(tǒng)密切結(jié)合在一起，并在工作運(yùn)行的過程中密切關(guān)注外輸系統(tǒng)的的生產(chǎn)情況和設(shè)備運(yùn)行效率。第二，借助科技力量提升油氣集輸系統(tǒng)運(yùn)行效率。在社會(huì)科技的支持下，我國(guó)油田生產(chǎn)技術(shù)得到了提升，針對(duì)現(xiàn)階段油氣集輸系統(tǒng)發(fā)展存在的問題，需要相關(guān)人員應(yīng)用最新技術(shù)形式及時(shí)優(yōu)化外輸系統(tǒng)。在油氣集輸操作中，一些油田的生產(chǎn)發(fā)展面臨高峰期之后脫水系統(tǒng)的失衡和運(yùn)行效率降低的問題，對(duì)于這類問題需要相關(guān)人員結(jié)合實(shí)際對(duì)脫水處理系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。首先，將已經(jīng)不能運(yùn)行的脫水系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉潘荆⒐艿乐写嬖诘脑瓦\(yùn)輸?shù)较乱粋€(gè)脫水站中，并根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況來調(diào)整優(yōu)化布局，提升脫水處理效率。第三，優(yōu)化過渡集油系統(tǒng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)減極性布站的目的，需要對(duì)原來的集油網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和 規(guī)劃，通過這種方式增大原來油井集油半徑，從而將原來系統(tǒng)的三級(jí)站點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閮杉?jí)站點(diǎn)，通過這種方式減少油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

5結(jié)束語

綜上所述，文章以系統(tǒng)能耗最小化為發(fā)展目標(biāo)，根據(jù)算法要求打造了原油集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，該模型的設(shè)計(jì)是一種非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以具體實(shí)例分析了優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)大慶油田某區(qū)塊原油集輸系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化，得到和優(yōu)化之前相比，油氣集輸系統(tǒng)熱水出站溫度降低10攝氏度，摻水總量每天減少114噸的結(jié)論。

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