试论靖边油区地面集输管网优化技术的应用

刘玉军（延长油田股份有限公司靖边采油厂，陕西 榆林 718500）

试论靖边油区地面集输管网优化技术的应用

刘玉军
（延长油田股份有限公司靖边采油厂，陕西 榆林 718500）

本文深刻讨论研究了油气集输管网的参数结构，并对其优化问题提出了建议。本文作者总结了现在常使用的一些基础的水力计算模型，比较了一些输管路水力模型。对各种流量下管流的持液率和压降进行了计算，提出了优化条件的前提。

汽油的溶解比例；温度降低的计算；计算混输管线水力；拓扑环型集输管网；两相流管网的应用；集输系统

一、引言

在地面上建设集输管网的实际操作过程中，一定要积极的优化油田在地面的集输管网的设计的和施工过程，这样一来才能在降低整体的建设的成本和减少相关项目上的资金投入上有一定的重大意义。为了可以实现能源的合理利用和提高企业在建造上的经济利益，就要积极的做到优化油田在地面铺设集输管网的技术。进行原油有效利用运输的重要管道就是油田在地面上铺设的技术管网。如何做到不让管网的设计的目的和其利用不符合，就一定要在设计的理念上进行合理的完善。建立一种科学实用的先进的集输管网管理系统，还要运用GIS技术，这样就会对完善现实阶段油田内部的地面方面的技术管理的应用。

二、集输管网优化技术的起源

在不同的地形条件下对输管网的要求是不一样的，因此根据特殊的地形复杂的下的低渗透油田，就要建立优化集输管网的数学化模型，并要实现全局优化完成了井组划分的集输管网，这样就可以把陷入局部最优问题的计算避免掉了。要想把这个问题数学模型求解出来，第一个要做的就是完成井组划分，在这里采用的是一种改进的边界搜寻的方法来实现的，第二就可以根据这篇论文所提出来的优化了的集输管网技术的原来的模型来对井组中不分回压不足的问题进行相应地解决，让井组划分和增压泵站处理模型的配合来铺垫遗传算法的运算，紧接着来把井站的所属关系与井口的回压等问题来解决了。最后就来解决约束问题，这主要依靠的就是遗传算法求解数学模型的运用与函数方法的应用，就可以用惩罚函数来解决落在障碍物内的站址，如此算出的模型恰当，结果是可靠可行的。

三、集输管优化的计算基础

纵观长庆油田生产数据的实际情况，来对遗传和序列二次规划算法对集输管网结构参数整个优化的效果进行验证，遗传算法的优点就完胜序列二次规划算法，这些都在对复杂集输管网的结构参数问题的结果中体现了出来。在这之外还看出了局部优化问题的效果在遗传算法在局部优化的验证。同样的事可以实现的。通过近些年来收集到的数据分析，通过对长庆油田靖边油区的优化计算，可以节省的投资是为9.9%～46.5%，这是通过优化计算结果得出来的。

四、对集输网进行集输优化的意义

为了降低油田采油的油气集输管网的投资费用，以对油田经济效益的提高为目的，最重要的就是要先对其进行设计上的优化和技术上的升级。本文深入研究探讨了优化问题对于油气集输管网的结构参数问题。以此来提出的热力计算模型是专门用于地面集输系统的，给出了起伏管路温降的计算式，还把质量含汽率计算油气水的混合比热用持液率代替了，就更加的把计算精度提高了。以现在经常使用的一些水力计算的模型为基础，比较了一些混输管路的水力学的模型，从不同的流量下的混输管流的持液率和压降的计算数据来看，要想对优化问题进行解决，首先就要对多相流管路水力的模型进行确定，来比较一下现在拥有的一些的广泛地应用的模型。以规划设计作为在地面建设油田的主要根据，能否保证它的设计质量直接会影响到建设开发的油田的经济效益。由于油田地面管网是一类极其复杂的大型混凝土建设工程涉及到许多技术优化问题，例如非线性参数优化，多目标优化，离散拓扑等复杂技术要求比较高的优化难题，有一些附属难题甚至属于NP难题，由于现在的油田地面管网还是停留在以前的支凭人工经验进行设计规划的阶段。但是一模拟退火，遗传算法，神经网络为代表的一系列高技术的计算方法带动了技术优化的不断发展。这些算法无需问题特殊信息、具有全面搜索能力等优点，被多方面的领域所引用和重视，成为解决工程难解问题的有力工具，这样提供的一定的手段也可以解决油田地面管网的优化问题。

五、对集输系统的实际应用

技术系统的投资一般占整个油田地面工程的60%～70%，因为它是地面油田工程的主体工程。“管—站”组成的管网系统是进行油气集输的主要系统。国内普遍采用的集输流程是一种叫做树状双管掺水集输的流程。这个系统需要在一开始时进行巨大的资金投入，就算这个系统投入使用以后也需要有大批的动力和热力的消耗进行支持，这就是重要的组成这个集输系统运行费用的最大的两个部分。掺水温度、掺水量、管径及油、管道长度井产液量、含水率等因素和这两个关系有着巨大的联系，这些因素又是相互制约、相互影响的。这样一来，对集输系统的参数的系统的研究就显得十分重要了。对最好的参数进行确定，最合理的运行方案进行提出。本文以计量间所辖油井井口至转油站进口的地面集输管网为对象，在布局一定的情况下，对树状双管掺水集输系统参数优化问题进行研究。

结语

油田的地面建设是以规划设计为依据的，能否保证它的设计质量直接会影响到对建设开发的油田的经济效益。由于油田地面管网是涉及离散拓扑优化、非线性参数优化、多目标优化等在内的一类十分复杂的大型混合优化设计问题，其中有些子问题属于NP难题，要想获得很好的应用效果就要抛弃传统的优化的设计方法。导致目前油田地面管网仍旧停留在人工凭经验进行规划设计的阶段。随着优化技术的不断发展，以模拟退火、遗传算法、神经网络等为代表的智能计算方法以其高效的优化性能、无需问题特殊信息、具有全局搜索能力等优点，被多方面的领域所关注与应用，成为解决工程难解问题的有力工具，这样提供的一定的手段也可以解决油田地面管网的优化问题。这篇论文拟在对油田地面管网进行深入分析研究的基础上，采用智能计算技术，建立数学模型要根据实际的问题，通过设计适当的算法和编制相应的软件实现该系统的优化设计。

[1]沈维道，等.工程热力学（第2版）[M].北京：高等教育出版社，1995.

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