試論靖邊油區地面集輸管網優化技術的應用

劉玉軍（延長油田股份有限公司靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

試論靖邊油區地面集輸管網優化技術的應用

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的參數結構，并對其優化問題提出了建議。本文作者總結了現在常使用的一些基礎的水力計算模型，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；拓撲環型集輸管網；兩相流管網的應用；集輸系統

一、引言

在地面上建設集輸管網的實際操作過程中，一定要積極的優化油田在地面的集輸管網的設計的和施工過程，這樣一來才能在降低整體的建設的成本和減少相關項目上的資金投入上有一定的重大意義。為了可以實現能源的合理利用和提高企業在建造上的經濟利益，就要積極的做到優化油田在地面鋪設集輸管網的技術。進行原油有效利用運輸的重要管道就是油田在地面上鋪設的技術管網。如何做到不讓管網的設計的目的和其利用不符合，就一定要在設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管理系統，還要運用GIS技術，這樣就會對完善現實階段油田內部的地面方面的技術管理的應用。

二、集輸管網優化技術的起源

在不同的地形條件下對輸管網的要求是不一樣的，因此根據特殊的地形復雜的下的低滲透油田，就要建立優化集輸管網的數學化模型，并要實現全局優化完成了井組劃分的集輸管網，這樣就可以把陷入局部最優問題的計算避免掉了。要想把這個問題數學模型求解出來，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的，第二就可以根據這篇論文所提出來的優化了的集輸管網技術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學模型的運用與函數方法的應用，就可以用懲罰函數來解決落在障礙物內的站址，如此算出的模型恰當，結果是可靠可行的。

三、集輸管優化的計算基礎

縱觀長慶油田生產數據的實際情況，來對遺傳和序列二次規劃算法對集輸管網結構參數整個優化的效果進行驗證，遺傳算法的優點就完勝序列二次規劃算法，這些都在對復雜集輸管網的結構參數問題的結果中體現了出來。在這之外還看出了局部優化問題的效果在遺傳算法在局部優化的驗證。同樣的事可以實現的。通過近些年來收集到的數據分析，通過對長慶油田靖邊油區的優化計算，可以節省的投資是為9.9%～46.5%，這是通過優化計算結果得出來的。

四、對集輸網進行集輸優化的意義

為了降低油田采油的油氣集輸管網的投資費用，以對油田經濟效益的提高為目的，最重要的就是要先對其進行設計上的優化和技術上的升級。本文深入研究探討了優化問題對于油氣集輸管網的結構參數問題。以此來提出的熱力計算模型是專門用于地面集輸系統的，給出了起伏管路溫降的計算式，還把質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。以現在經常使用的一些水力計算的模型為基礎，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據來看，要想對優化問題進行解決，首先就要對多相流管路水力的模型進行確定，來比較一下現在擁有的一些的廣泛地應用的模型。以規劃設計作為在地面建設油田的主要根據，能否保證它的設計質量直接會影響到建設開發的油田的經濟效益。由于油田地面管網是一類極其復雜的大型混凝土建設工程涉及到許多技術優化問題，例如非線性參數優化，多目標優化，離散拓撲等復雜技術要求比較高的優化難題，有一些附屬難題甚至屬于NP難題，由于現在的油田地面管網還是停留在以前的支憑人工經驗進行設計規劃的階段。但是一模擬退火，遺傳算法，神經網絡為代表的一系列高技術的計算方法帶動了技術優化的不斷發展。這些算法無需問題特殊信息、具有全面搜索能力等優點，被多方面的領域所引用和重視，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的優化問題。

五、對集輸系統的實際應用

技術系統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”組成的管網系統是進行油氣集輸的主要系統。國內普遍采用的集輸流程是一種叫做樹狀雙管摻水集輸的流程。這個系統需要在一開始時進行巨大的資金投入，就算這個系統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、管道長度井產液量、含水率等因素和這兩個關系有著巨大的聯系，這些因素又是相互制約、相互影響的。這樣一來，對集輸系統的參數的系統的研究就顯得十分重要了。對最好的參數進行確定，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油站進口的地面集輸管網為對象，在布局一定的情況下，對樹狀雙管摻水集輸系統參數優化問題進行研究。

結語

油田的地面建設是以規劃設計為依據的，能否保證它的設計質量直接會影響到對建設開發的油田的經濟效益。由于油田地面管網是涉及離散拓撲優化、非線性參數優化、多目標優化等在內的一類十分復雜的大型混合優化設計問題，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的優化的設計方法。導致目前油田地面管網仍舊停留在人工憑經驗進行規劃設計的階段。隨著優化技術的不斷發展，以模擬退火、遺傳算法、神經網絡等為代表的智能計算方法以其高效的優化性能、無需問題特殊信息、具有全局搜索能力等優點，被多方面的領域所關注與應用，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的優化問題。這篇論文擬在對油田地面管網進行深入分析研究的基礎上，采用智能計算技術，建立數學模型要根據實際的問題，通過設計適當的算法和編制相應的軟件實現該系統的優化設計。

[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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