网络优化技术在油田注水系统设计中的应用

从系统工程的角度出发,通过运用网络优化技术,对油田注水系统进行了计算机优化辅助设计．在综合考虑油田注水系统的投资费用与长期运行损耗费用均衡的基础上着重解决了油田注水系统的结构优化设计问题,并以此为线索建立了整个输水管网的优化设计数学模型．     

基于改进粒子群算法的油田注水管网优化设计

注水采油是我国陆上油田主要的采油方式之一.在油田地面工程投资中,注水管网投资占有很大比重.为节约投资成本,采用改进粒子群优化算法对管网布局数学模型进行求解,求得管网优化的最短路径.在改进算法中通过标准差判断算法是否陷入局部最优,引入遗传算法中的选择交叉操作以增加粒子多样性,从而跳出局部最优,加快收敛速度.研究实例表明,改进粒子群优化算法优于基本粒子群算法.     

油田地面管网的优化研究

油气集输系统是通过＂管-站＂组成的管网系统进行的。油田地面管网规划方案是在地下开发方案己知的基础上为满足生产任务要求进行的地面系统的规划设计。在集输管网优化研究中,管网拓扑形式的选取非常重要,直接决定着整个优化研究的成败。文章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,以管道长度最短为目标,根据油田地面环状管网连接特点,确定环数、油井连接情况及计量间管辖范围及规模。根据优化理论建立环状管网拓扑优化模型。     

油田注水管网的计算机优化设计

油田地面工程注水系统优化设计是一个比较复杂的问题．难以用解析方法给出最优解．本文利用模型协调变量法，按总费用最小的原则，从主干线到支干线分层优化，最终形成优化的管网布局．文中介绍了所开发的计算机辅助优化设计程序的主要内容，给出了实际算例，输出的结果与初步设计的资料相比基本一致．     

不同油藏区块注水系统能耗指标体系的构建

针对目前油田注水系统缺少地下系统能耗评价指标,且地上系统能耗指标不完善的问题,从不同油藏类型、区块注水效果角度提出了注水地下系统的能耗评价指标。研究了主要的储层参数——渗透率、孔隙度、饱和压力、地层水矿化度等与地面注水系统重要参数标准单耗的关系,综合了地面注水和油藏注水与采收效果评价体系,以注水能耗替代注水量,实现油田开采效益最大化;新增了站效、管网能量利用率为注水地上系统的能耗标杆指标。从而建立了完整的地上地下注水系统的评价指标体系,综合评价了整个注水系统的能耗现状。为衡量注水系统能耗状态提供了具体完整的标杆指标。     

油田注水系统地面管网腐蚀研究

油田注水系统的注入水质将造成地面管网腐蚀,降低注水管道的承压能力、使用寿命和安全运行可靠性.对大庆油田采油一厂注水系统地面管网腐蚀状况进行调查,通过现场和室内实验及测试分析,确定了介质腐蚀速度的影响因素.随溶解氧含量、氯离子浓度和硫酸盐还原菌数量增加,介质腐蚀速度增强;主要以氧腐蚀为主,微生物腐蚀为辅,并发生了以氢去极化为主的二氧化碳腐蚀.     

多站注水系统柱塞泵运行方案优化研究

通过对柱塞泵组成的多水源注水管网的研究,提出一种二阶优化开泵方法.将目标函数的优化分为站的优化和站内优化两步,从而达到了对整体目标函数的优化.可用于指导注水系统运行中的优化节能问题.该优化方法首先以注水系统能耗最低为目标函数,合理确定系统边界约束条件.通过迭代法求解该非线性最优化问题,计算出整个系统中各注水站的最优流量及压力值.给出了具体实现方法,进而在确定注水站排量的基础上,综合考虑注水站内柱塞泵的型号、柱塞直径系列及泵与电机效率等因素,调整、确定站内开泵方案.经实践证明,该方法是准确有效的,节能效果明显;且能够根据生产工况进行动态优化,操作简便,对类似油田节能降耗具有指导意义.     

基于遗传算法的油田注水系统运行优化研究

本文以注水能效最小为目标函数,以水力平衡约束、注水量约束、注水压力约束等为条件,建立了优化到注水泵站的油田注水系统运行优化数学模型。根据该模型的特点,应用改进后的遗传算法求解约束优化问题的方法,对油田注水系统能效问题进行了优化研究,验证了此算法得可行性,并取得了较好的优化效果。 关键词：油田注水系统 遗传算法 约束优化     

一个不适定问题的求解

复杂枝状管网的干线和支线模型都是由非线性偏微分方程组来描述,在一定条件下可以线性化,然后用解析法求解;联立模型是根据干线和支线的连接条件而建立起来的一个第一类的Volterra型积分方程组,其解一般不具有稳定性,为了获得稳定的解,本文采用吉洪诺夫正则化求解法。通过对四川某局部管网进行了实际模拟分析,证明本文方法是可行的。     

基于管网损失率的注水系统能耗评价

针对目前油田对注水管网能耗评价监测的需求,分析了注水管网系统能耗现状及成因,提出按站出口压力建立评价指标和按泵的额定排量划分建立评价指标这2种方法,并运用大量的现场测试数据对2种评价方法的合理性与适用性进行了反复验证与调整;大量管网数据统计分析表明,管网损失率随着流量的增加先增加后减小,存在最高点,并对此进行了理论推理与分析,确认了其存在的客观性;最后确定增加管网损失率作为注水系统能耗评价指标,并给出了评价方法和具体的评价标准数值。该指标可综合评价注水系统的管网能耗,可依此指导管网的运行与改造。     

稠油热采井注汽MDOD优化设计

为解决稠油油田开发初期注汽工艺设计问题,在满足油层注汽效果条件下,以注汽投资费用最低为目标函数,建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用混合离散变量优化设计方法(MDOD算法)进行了求解.对蒸汽吞吐和蒸汽驱两种井筒注汽工艺进行了实例计算,结果表明:运用MDOD方法进行优化设计,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益.     

基于格子玻尔兹曼方法的致密砂岩驱替模拟

基于数字岩心建模方法和格子玻尔兹曼方法,开展致密砂岩水驱模拟研究,分析致密砂岩水驱微观过程和机制。首先利用大庆油田龙虎泡地区高台子组致密砂岩CT扫描数据,建立三维数字岩心模型;然后利用Shan-Chen格子玻尔兹曼方法,建立油水两相驱替数值模型;之后对比分析不同注入速度和注入压力条件下驱替效率、换油率与驱替参数的关系,并给出致密砂岩三维微观孔隙尺度的驱替过程。结果表明:相同累积注入量条件下,提高水驱注入速度和驱替压差可以提高最终驱替效率;水驱注入速度和驱替压差存在驱替效率拐点;恒速水驱的平均最终驱替效率为49.6%,恒压水驱的平均最终驱替效率为47.3%。     

油田开发投资项目整体优化方法

针对油区分公司与总公司的管理体制,将投资项目划分为油区分公司和总公司整体优化两级进行。在分公司项目优化基础上,建立总公司整体优化模型,为解决总公司进行多油区资金的最佳配置提供科学实用的优化方法。模型还根据企业或行业所处的经济发展阶段和实际特点,在追求科学优化的同时,通过效用调整,将决策者对某些油区给予的特殊考虑规范到优化模型中,使投资项目优化方法不仅科学、合理而且有效、实用。     

不加热埋地集油管网参数优化设计

不加热集输是油田高含水开发期经常采用的一种能耗较低的工艺流程。为了提高油田开发建设的经济效益,以管线管径、保温层厚度和管顶埋深为设计变量,管网建设投资、动力能耗和热力能耗最小为目标研究建立了不加热埋地集输油管道多目标参数优化设计的数学模型。该模型属于混合变量的非线性优化设计问题。根据模型的结构特点,采用线性加权法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,然后采用序列二次规划法进行求解。对某区块集输管网进行了优化设计。与优化前相比,管网投资降低5.64%,热力能耗降低39.55%,动力能耗增加37.01%。     

基于模糊数的证券投资组合最优化模型

利用模糊数处理不确定性信息,建立了以总风险最小为目标函数的证券投资组合优化模型.在给定的截集下,借助模糊数大小的概率比较,将模糊优化模型转化为不等式约束下的线性规划模型.利用Matlab编程解得了其最优投资方案,并阐述了该方法的可行性.     

油田注水地面枝状管网水力计算

利用节点矩阵的方法,依据流体管路的质量和能量平衡方程式,建立注水系统地面枝状管网水力计算的数学模型,并用多元函数泰勒展开对模型进行线性化处理后求解,最后运用模型进行实例计算.结果表明:该方法具有计算精度高、速度快.编机程序简单等特点,为解决大型枝状管网水力计算问题提供了一种实用可靠的手段,流量和压力计算值与实际值的平均偏差分别为4.1%和2.4%,足以满足工程需要.     

考虑非机动车流影响的微循环路网组织优化

为提高道路网通行能力,缓解干道拥堵,提高支路利用率,研究了非机动车流对机动车流的影响,并构建了影响模型,对机动车流的路阻函数进行改进。使用改进后的路阻函数构建微循环路网单向交通组织双层规划模型。上层模型以路网交通效率最大,干道平均饱和度最小和微循环支路平均饱和度最小为目标;下层模型是基于用户平衡分配的交通流分配模型。采用遗传算法对模型进行求解。最后以北京市西三旗地区某微循环系统为例进行算例分析。结果表明：实施单向交通能够有效降低干道饱和度,提升支路利用率,平衡道路资源使用。在不考虑非机动车流影响时,进行单向交通组织的路段为9条,考虑单向交通影响时,进行单向交通组织的路段为4条,仅有两条路段重合,两种情况路网组织方案差异明显,所以应在实际路网优化时考虑非机动车流的影响。可见,考虑非机动车影响的微循环路网组织优化模型能够为实际单向交通组织提供理论支持。     

重力输水管渠系统优化

在重力输水系统的规划设计中,有时采用无压管渠与压力管道相结合的方式输水。针对这种输水系统的特点,本文以整个重力输水管渠系统投资最小为目标函数,以无压管渠长度和压力管道中备选管道长度作为优化变量,建立了重力输水管渠系统优化设计的线性规划模型。     

改进PSO 算法在振荡式注汽速度优化中的应用

针对蒸汽驱恒定式注汽速度驱油效果差的现状,提出了一种基于改进PSO( Particle Swarm Optimization) 算法的蒸汽驱振荡式注汽速度优化方法。该方法建立了蒸汽驱注汽速度数学模型,采用改进粒子群优化算法对此模型进行求解并优化振荡式注汽速度,最后得到蒸汽驱振荡式注汽速度最优方案。改进粒子群优化算法引入混沌优化算子产生初始解,依据各粒子适应值的距离,完成对各个粒子的自适应变异,同时引入极值扰动算子对个体历史最优值和全局最优值实施随机扰动,加快了收敛速度,提高了种群的可进化能力。实验结果表明: 所建立模型准确,优化算法有效。通过此方法可指导蒸汽驱注采方案合理编制,指导蒸汽驱高效运行。     

基于母线传输边际率标准的输电系统扩建规划

提出了一种新的输电系统扩建规划优化方法,首次把母线传输边际率标准与分支限界法相结合。在满足指定负荷区域输电可靠性的前提下,采用母线传输边际率标准,客观上可以最大限度地减小新建输电线路的总体投资。本文所提出输电系统扩展规划模型,可作为一个整数规划问题来解决。提出了一种结合网流理论和最大流-最小分割定理的分支限界法最优化解决策略。以21母线系统为例进行了计算说明,证明了该方法在竞争激烈的电力市场环境下,解决输电系统扩展规划问题的实用性与可行性。