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(yīng)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(duì)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(jì)算模型，比較了一些輸管路水力模型。對(duì)各種流量下管流的持液率和壓降進(jìn)行了計(jì)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(jì)算；計(jì)算混輸管線水力；拓?fù)洵h(huán)型集輸管網(wǎng)；兩相流管網(wǎng)的應(yīng)用；集輸系統(tǒng)

一、引言

在地面上建設(shè)集輸管網(wǎng)的實(shí)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(jì)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(xiàng)目上的資金投入上有一定的重大意義。為了可以實(shí)現(xiàn)能源的合理利用和提高企業(yè)在建造上的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行原油有效利用運(yùn)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(jì)的目的和其利用不符合，就一定要在設(shè)計(jì)的理念上進(jìn)行合理的完善。建立一種科學(xué)實(shí)用的先進(jìn)的集輸管網(wǎng)管理系統(tǒng)，還要運(yùn)用GIS技術(shù)，這樣就會(huì)對(duì)完善現(xiàn)實(shí)階段油田內(nèi)部的地面方面的技術(shù)管理的應(yīng)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(duì)輸管網(wǎng)的要求是不一樣的，因此根據(jù)特殊的地形復(fù)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(xué)化模型，并要實(shí)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(jì)算避免掉了。要想把這個(gè)問題數(shù)學(xué)模型求解出來，第一個(gè)要做的就是完成井組劃分，在這里采用的是一種改進(jìn)的邊界搜尋的方法來實(shí)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(duì)井組中不分回壓不足的問題進(jìn)行相應(yīng)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(yùn)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(xué)模型的運(yùn)用與函數(shù)方法的應(yīng)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(dāng)，結(jié)果是可靠可行的。

三、集輸管優(yōu)化的計(jì)算基礎(chǔ)

縱觀長慶油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，來對(duì)遺傳和序列二次規(guī)劃算法對(duì)集輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)整個(gè)優(yōu)化的效果進(jìn)行驗(yàn)證，遺傳算法的優(yōu)點(diǎn)就完勝序列二次規(guī)劃算法，這些都在對(duì)復(fù)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(yàn)證。同樣的事可以實(shí)現(xiàn)的。通過近些年來收集到的數(shù)據(jù)分析，通過對(duì)長慶油田靖邊油區(qū)的優(yōu)化計(jì)算，可以節(jié)省的投資是為9.9%～46.5%，這是通過優(yōu)化計(jì)算結(jié)果得出來的。

四、對(duì)集輸網(wǎng)進(jìn)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(fèi)用，以對(duì)油田經(jīng)濟(jì)效益的提高為目的，最重要的就是要先對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)上的優(yōu)化和技術(shù)上的升級(jí)。本文深入研究探討了優(yōu)化問題對(duì)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(jì)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(jì)算式，還把質(zhì)量含汽率計(jì)算油氣水的混合比熱用持液率代替了，就更加的把計(jì)算精度提高了。以現(xiàn)在經(jīng)常使用的一些水力計(jì)算的模型為基礎(chǔ)，比較了一些混輸管路的水力學(xué)的模型，從不同的流量下的混輸管流的持液率和壓降的計(jì)算數(shù)據(jù)來看，要想對(duì)優(yōu)化問題進(jìn)行解決，首先就要對(duì)多相流管路水力的模型進(jìn)行確定，來比較一下現(xiàn)在擁有的一些的廣泛地應(yīng)用的模型。以規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)質(zhì)量直接會(huì)影響到建設(shè)開發(fā)的油田的經(jīng)濟(jì)效益。由于油田地面管網(wǎng)是一類極其復(fù)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(biāo)優(yōu)化，離散拓?fù)涞葟?fù)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(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)算方法帶動(dòng)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(diǎn)，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(duì)集輸系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

技術(shù)系統(tǒng)的投資一般占整個(gè)油田地面工程的60%～70%，因?yàn)樗堑孛嬗吞锕こ痰闹黧w工程?！肮堋尽苯M成的管網(wǎng)系統(tǒng)是進(jìn)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(gè)系統(tǒng)需要在一開始時(shí)進(jìn)行巨大的資金投入，就算這個(gè)系統(tǒng)投入使用以后也需要有大批的動(dòng)力和熱力的消耗進(jìn)行支持，這就是重要的組成這個(gè)集輸系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的最大的兩個(gè)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(gè)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(duì)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(duì)最好的參數(shù)進(jìn)行確定，最合理的運(yùn)行方案進(jìn)行提出。本文以計(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，在布局一定的情況下，對(duì)樹狀雙管摻水集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題進(jìn)行研究。

結(jié)語

油田的地面建設(shè)是以規(guī)劃設(shè)計(jì)為依據(jù)的，能否保證它的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接會(huì)影響到對(duì)建設(shè)開發(fā)的油田的經(jīng)濟(jì)效益。由于油田地面管網(wǎng)是涉及離散拓?fù)鋬?yōu)化、非線性參數(shù)優(yōu)化、多目標(biāo)優(yōu)化等在內(nèi)的一類十分復(fù)雜的大型混合優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，其中有些子問題屬于NP難題，要想獲得很好的應(yīng)用效果就要拋棄傳統(tǒng)的優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。導(dǎo)致目前油田地面管網(wǎng)仍舊停留在人工憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)，被多方面的領(lǐng)域所關(guān)注與應(yīng)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(duì)油田地面管網(wǎng)進(jìn)行深入分析研究的基礎(chǔ)上，采用智能計(jì)算技術(shù)，建立數(shù)學(xué)模型要根據(jù)實(shí)際的問題，通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)乃惴ê途幹葡鄳?yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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

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