稠油掺热水伴热集输地面系统工艺参数优化

论文摘要

随着稠油产量不断增加,稠油在石油储量及产量中所占比例也逐渐增加,稠油如何集输、处理等一系列有别于稀油的问题成为广大科技工作者必须解决的问题和极为重视的研究课题。本课题简要介绍了集输系统在稠油油田生产系统中的重要地位及国内外在稠油集输方面所得到的研究成果和结论,并介绍了相关的优化计算方法。以热力学,油田集输系统为基础,结合相应的优化设计方法进行掺热水集输的优化。根据双管掺热水地面集输系统流程特点,分析了稠油掺热水伴热集输管道传热过程,对管道系统参数进行了总体设计,明确了整个目标函数的确定需要考虑到系统运行热耗费用及系统运行电耗费用。并且根据热经济学原理,提出稠油掺热水伴热集输管道总体优化设计的数学模型。根据本课题所选的目标函数和约束函数,该模型属于约束非线性规划问题。采用混合SUMT方法将约束优化转化为无约束优化,然后运用共轭梯度法和黄金分割法联合求解。采用Visual Basic语言编制计算机应用程序,得到系统参数优化结果。应用编制的程序对辽河油田小二级布站的现场数据进行了参数优化计算。并对不同的运行条件下得到的结果进行了比较。发现一定情况下,井口产液温度,产液量及土壤温度对掺热水温度和掺热水量具有较大的影响。从而为提高稠油集输系统的运行效率、降低能耗提供了理论依据和技术指导。依据热力学原理和合理用能的观点,阐述了节能潜力的科学概念。对过程、设备及系统的用能分析评定准则、理论节能潜力与实际节能潜力的判别准则系列及节能潜力定量估算等进行了研究。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 0.1 研究的目的意义
• 0.2 国内外研究现状
• 0.3 双管掺热水集输流程
• 0.4 本文的主要内容
• 第一章 稠油集输最优化技术研究
• 1.1 最优化问题的发展及意义
• 1.2 最优化模型及分类
• 1.2.1 最优化模型
• 1.2.2 最优化分类
• 1.3 最优化方法及分类
• 1.3.1 求解无约束优化方法
• 1.3.2 求解有约束优化方法
• 1.3.3 求解线性规划方法
• 1.3.4 求解非线性规划方法
• 1.3.5 求解离散变量或混合变量的优化方法
• 1.3.6 求解多目标优化方法
• 1.3.7 求解不确定性优化方法
• 1.4 最优化的工作步骤
• 1.5 油气集输系统最优化技术研究
• 1.6 本章小结
• 第二章 稠油集输管道最优化基本参数
• 2.1 石油相关概念
• 2.2 稠油的基本参数
• 2.2.1 稠油的分类
• 2.2.2 稠油的物性
• 2.3 各种基础参数的计算
• 2.4 温降和压降的计算
• 2.4.1 温降计算
• 2.4.2 压降计算
• 2.5 工艺设计参数的选取
• 2.5.1 工业设计的水力计算
• 2.5.2 几项温度参数的选取
• 2.5.3 掺液量及循环液量的计算
• 2.6 本章小结
• 第三章 最优化模型的建立
• 3.1 目标函数的确定
• 3.1.1 系统运行的热耗费用计算
• 3.1.2 系统运行的电耗费用计算
• 3.2 约束条件的确定
• 3.2.1 等式约束条件
• 3.2.2 不等式约束条件
• 3.3 完整的数学模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 数学模型的求解
• 4.1 惩罚函数法介绍
• 4.1.1 外点惩罚函数法特点
• 4.1.2 内点惩罚函数法特点
• 4.1.3 混合惩罚函数法及其特点
• 4.2 无约束优化算法中的共轭方向法
• 4.3 一维搜索算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 实例计算与分析
• 5.1 程序流程
• 5.2 应用程序界面简介
• 5.3 实例计算介绍
• 5.3.1 实例1
• 5.3.2 实例2
• 5.4 本章小结
• 第六章 用能评定准则及节能潜力评估方法
• 6.1 过程的用能分析评定准则
• 6.2 单元设备的评定准则
• 6.3 系统的用能分析评定准则
• 6.4 节能潜力概念
• 6.5 节能潜力的判别
• 6.5.1 判别准则的确立
• 6.5.2 节能潜力的定性判别
• 6.6 节能潜力的定量估算
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要