基于改进蚁群算法的油田注水管网规划设计研究

论文摘要

油田注水管网系统是一个复杂的网络系统,其中注水管网布局优化设计是一个非常复杂的问题,该设计工作量大,而且设计方案的合理性直接影响整个系统的投资。本文提出通过组合优化方法对基本蚁群算法加以改进,改进后的蚁群算法采用预先在优化组合方法求出的范围内放置挥发较慢的信息素的方式,避免陷入局部最优,同时限定信息素的浓度而不至于使蚂蚁只在所划分范围内运动而不能得到更多的解。同时对管网设计中的管道参数计算方法和网络形态进行了介绍,针对树状网络形态建立注水管网优化的总体数学模型,将管网问题分为配水间到注水井和注水站到配水间两个问题。配水间到注水井主要是确定配水间的大致数目,以注水井到配水间之间的距离之和最短为目标,选用改进蚁群算法建立最优注水井组划分,从而确定配水间与注水井之间的隶属关系。注水站到配水间是在网络拓扑结构确定的基础上,进一步确定管网中若干点的最优位置,以总建设费用最小为目标函数,确定注水站和配水间在管网中的最优位置。最后,通过采用改进蚁群算法优化的管网结果和原有的注水管网进行比较,证明了改进后的蚁群算法具有较好的寻优性能、并且提高了搜索速度,在解决大型管网优化问题上具有编码简单、寻优效果好、收敛精度高的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 油田注水管网设计方法的研究现状
• 1.3 油田注水管网设计的内容和重点
• 1.4 算法的提出
• 1.4.1 传统蚁群算法介绍
• 1.4.2 基本蚁群算法的机制原理
• 1.4.3 算法的改进
• 1.5 总述
• 1.6 论文主要研究内容
• 1.7 论文安排
• 第二章 油田注水管网系统
• 2.1 注水管网系统的结构组成
• 2.1.1 注水工艺
• 2.1.2 注水管网的网络形态
• 2.2 油田注水管网的网络布局
• 2.3 油田注水管网设计的主要研究内容
• 2.4 本章小结
• 第三章 蚁群优化算法
• 3.1 基本蚁群算法的系统学特征
• 3.1.1 分布式
• 3.1.2 自组织
• 3.1.3 正反馈
• 3.2 算法参数因子对蚁群算法性能的影响分析
• 3.2.1 信息素启发因子α对蚁群算法性能的影响
• 3.2.2 期望启发式因子β对蚁群算法性能的影响
• 3.2.3 信息素挥发因子ρ对蚁群算法性能的影响
• 3.2.4 蚁群规模m 对蚁群算法性能的影响
• 3.2.5 基本蚁群算法的数学模型
• 3.2.6 基本蚁群算法的具体实现步骤
• 3.3 蚁群算法与遗传算法、模拟退火算法的比较
• 3.3.1 三种算法的优化质量和收敛速度比较
• 3.3.2 蚁群算法、遗传算法和模拟退火算法的相同点
• 3.3.3 蚁群算法、遗传算法和模拟退火算法的不同点
• 3.4 本章小结
• 第四章 油田注水管网参数计算及注水范围划分
• 4.1 管线单位造价费用Wij 计算
• 4.2 注水井组划分及配水间站址优化
• 4.2.1 注水井组的最优划分
• 4.2.2 配水间址优化
• 4.3 注水站注水范围划分
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于改进蚁群算法的注水管网优化设计
• 5.1 改进的蚁群算法
• 5.2 注水管网总造价计算
• 5.3 计算实例及结果分析
• 5.3.1 计算实例
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要