油田集输管网规划方案优化研究

摘要

影响油田集输管网系统建设费用的因素包括站场的建造数量、站场的位置、油井分组结果、管网拓扑形式以及管线参数。对这些变量进行优化研究，可以有效节省集输管网的建设投资。本文针对某油田区块，提出两种集输管网规划方案，然后对其进行优化研究。 油田集输管网规划方案优化设计变量有连续变量和离散变量，且变量之间关联性比较复杂。为了简化计算难度，将集输管网规划方案优化问题划分为管网井站布局优化、管网拓扑结构优化、管线参数优化三个问题。 以建设费用最小为目标函数建立管网井站布局优化优化模型，进而利用混沌遗传算法和蚁群算法整体求解出计量站的数量、各计量站的位置及井组划分结果。根据井站布局优化结果，为单管多井串联结构建立优化模型，采用极坐标排序法对其进行求解。将计量站与联合站之间的树枝状结构建立优化模型，采用混沌遗传算法和Prim算法同步求解出联合站位置以及树枝状结构。将树枝状与星状结构进行实例计算对比，可得树枝状较节省管网的建设投资。 根据确定出来的管网拓扑结构，以管网建设费用最小为目标函数建立优化模型，采用混沌遗传算法分别求出方案一和方案二管网中每条管段的管径。并且根据该区块现场的集输管网系统，计算出其建设投资费用和总管线长度。对方案一的、方案二的以及现场集输管网系统三者进行比较分析，可知本文提出的两种管网规划方案比现场的要节省投资费用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 星状集输管网优化研究进展

1.2.2 树枝状集输管网优化研究进展

1.2.3 环状集输管网优化研究进展

1.2.4 集输管网布局的井组划分研究

1.3 本文主要研究内容

第二章 油田集输管网规划方案的分析

2.1 集输流程的确定

2.2 集输管网的节点基础参数计算

2.3 集输管网规划方案的提出及优化策略

2.3.1 管网规划方案的提出

2.3.2 管网规划方案的优化策略

2.4 选择优化算法

2.4.1 基于理论比选算法

2.4.2 混沌遗传算法与传统遗传算法的比较

2.5 本章小结

第三章 混输管线的工艺计算

3.1 混输管线的热力计算

3.1.1 混输管线温降计算公式

3.1.2 物性参数的计算

3.1.3 总传热系数的计算

3.2 混输管线的水力计算

3.2.1 杜克勒II法

3.2.2 杜克勒II法的计算步骤

3.2.3 截面含液率的计算

3.3 混输工艺计算的步骤

3.4 本章小结

第四章 集输管网井站布局优化计算

4.1 管网井站布局优化模型的建立

4.2 管网井站布局优化模型的求解

4.2.1 混沌遗传算法

4.2.2 蚁群算法

4.3 管网井站布局优化的实例计算

4.3.1 优化计算结果

4.3.2 结果分析

4.4 本章小结

第五章 集输管网拓扑结构优化

5.1 单管多井串联结构优化

5.1.1 多井串联结构优化模型的建立

5.1.2 多井串联结构优化模型的求解

5.1.3 实例计算

5.2 树枝状拓扑结构优化

5.2.1 树枝状结构优化模型的建立

5.2.2 树枝状结构优化模型的求解

5.2.3 实例计算

5.3 集输管网拓扑结构

5.4 本章小结

第六章 管线参数优化及方案对比

6.1 参数优化模型

6.2 模型的求解

（1）基础数据的输入与处理

（2）染色体编码

（3）适应度函数

（4）遗传操作

（5）精英保留策略

6.3 实例计算

6.3.1 方案一

6.3.2 方案二

6.4 结果比较与分析

6.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢