水驱低渗油田集输管网优化调整方法研究

论文摘要

在油田建设投资中,地面工程占油田开发总投资的30%~40%,占气田投资的60%~70%,油气集输与处理系统的建设工程量和投资一般约占整个地面工程的60%~70%;集输与处理系统的能耗占原油生产总能耗的30~40%,其中集油段能耗占60%~80%,而这部分能耗中90%~97%为热能消耗。优化管网结构,减少管道用量,优化集输参数,选择合理集输方式,从而实现油气集输的“低能耗、低投资、高效益、高水平”。本文结合现场实际需求,以管网投资最小为目标函数建立了树状和环状管网系统拓扑优化问题的数学模型,并根据模型的结构特点,采用分级优化法求解;以管网投资和运行费用最低为目标函数,建立了树状管网集输参数优化数学模型,采用POWELL法结合混合SUMT法对模型进行求解;根据电加热集输管道的传热原理建立了管道传热的物理模型和数学模型,并用预估校正法对模型进行求解,可计算不同工况下的电加热集输管道的所需功率;建立了稳态条件下,电加热管道周围土壤温度场的物理模型和数学模型,采用有限差分法求解,可计算一年中任意一天某一深度处大地温度;以电加热集输管网初投资和运行费用最低为目标函数,建立枝状电加热集输管网设计参数优化模型,得出敖南油田电加热集输最佳保温层厚度为38mm,经济埋深为1.2m;以投资和运行费用最低为目标函数,建立了断块油田新增产能集输优化的数学模型,可确定新增产能合理集输方式、最佳卸油点位置、合理转输时机、各处理站关、停、并、转的最佳时机等;针对采油九厂地面工程存在的问题,结合优化软件,提出了集输调整措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 1.课题研究的目的和意义
• 2.最优化模型分类
• 3.最优化方法及分类
• 4.最优化技术的发展趋势
• 5.集输管网及运行方案优化技术研究概况
• 6.本文主要研究内容
• 第一章 油田集输管网拓扑优化设计
• 1.1 集输管网拓扑优化模型
• 1.1.1 油气集输工艺流程
• 1.1.2 拓扑优化模型
• 1.2 优化方法
• 1.2.1 分级优化
• 1.2.2 混合罚函数法
• 1.2.3 无约束优化方法中的POWELL 法
• 1.2.4 POWELL 法结合混合SUMT 法进行优化的方法
• 1.2.5 Greedy 算法
• 1.3 应用实例
• 第二章 树状双管掺水集输系统参数优化
• 2.1 各种基础参数的计算
• 2.1.1 集油管网在井口处的参数计算
• 2.1.2 管网节点参数计算
• 2.2 温降和压降计算
• 2.2.1 温降计算
• 2.2.2 压降计算
• 2.3 目标函数的确定
• 2.3.1 热力费用的计算
• 2.3.2 动力费用计算
• 2.4 约束条件的确定
• 2.4.1 热力约束条件
• 2.4.2 水力约束条件
• 2.4.3 其它约束条件
• 2.5 完整数学模型
• 2.6 优化数学模型的求解
• 2.7 软件应用
• 2.7.1 杏六联地下存在的主要问题
• 2.7.2 杏六联地面集输系统存在的主要问题
• 2.7.3 杏六联地区油田开发优化调整
• 2.7.4 杏六联地区地面集输处理系统优化调整
• 2.7.5 杏六联集输参数优化
• 第三章 电加热集输优化
• 3.1 埋地电加热集输管道土壤温度场数学模型
• 3.1.1 土壤自然温度场
• 3.1.2 有电加热集输管道时的土壤温度场
• 3.1.3 埋地电加热集输管道径向土壤温度场的物理模型
• 3.1.4 埋地电加热集输管道土壤温度场的数学模型
• 3.1.5 埋地电加热集输管道土壤温度场数学模型的边界条件
• 3.2 埋地电加热集输管道土壤温度场的数学模型的求解
• 3.2.1 区域离散化方法
• 3.2.2 稳态导热问题差分方法的推导
• 3.2.3 二维稳态导热微分方程及边界条件的差分方程变换
• 3.2.4 有限差分方程的求解
• 3.3 电加热集输管道温度及匹配功率的确定
• 3.3.1 物理模型
• 3.3.2 数学模型
• 3.3.3 数学模型的求解
• 3.4 电加热集输水力计算
• 3.5 枝状管网电加热集输优化
• 3.5.1 电加热集输管网节点参数计算
• 3.5.2 目标函数建立
• 3.5.3 约束条件的确定
• 3.5.4 完整数学模型
• 3.6 电加热集输系统参数优化数学模型的求解
• 3.7 电加热集输管道伴热方式优选
• 3.7.1 功率计算
• 3.7.2 费用比较
• 3.8 电加热优化软件应用
• 3.8.1 软件结构图
• 3.8.2 软件主要应用
• 第四章 新增产能优化集输
• 4.1 参数确定
• 4.1.1 温降计算
• 4.1.2 压降计算
• 4.2 管线最大承载压力
• 4.3 管线最大通过能力目标函数的建立
• 4.4 目标函数的确定
• 4.4.1 拉油集输费用的计算
• 4.4.2 管道集输费用的计算
• 4.5 归一化处理
• 4.6 约束条件的确定
• 4.6.1 热力约束条件
• 4.6.2 水力约束条件
• 4.7 完整的数学模型
• 4.8 模型的求解
• 4.9 新增产能区块集输优化软件结构图
• 4.10 软件应用
• 4.10.1 敖古拉、布木格油田系统调整措施
• 4.10.2 龙北高台子油田系统调整措施
• 4.10.3 龙南油田系统调整措施
• 4.10.4 杏西油田系统调整措施
• 4.10.5 葡西油田系统调整措施
• 4.10.6 龙虎泡油田系统调整措施
• 4.10.7 新站新肇油田系统调整措施
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要