环形油气集输管网布局优化设计

论文摘要

油气集输工程是油田地面工程的主体,其投资在油田工程占主导地位。外围低渗透油田常采用环形集输管网布局方式来扩大集输半径,缩短管线长度,减少计量站的个数,节省钢材,开展环形集输管网优化研究,可以显著的降低管网投资,提高油田开发建设整体水平。本文根据环形集输管网的特点,从图论角度出发给予描述,建立了以管网投资极小化为目标的环形集输管网布局优化模型。根据计算复杂性理论,以时间度为标准,提出以启发式算法为主,结合多种算法联合求解的分步优化求解策略。文中论述了两种求解最优井组的划分原则,并将传统划分原则做了一定的改进建立了相应的模型,有效提高了划分效果。对于集输环路优化问题,通过添加约束条件有效解决了环路节点形成巡回回路问题,从而改善了模型。在求解过程中采用蚁群算法,提高了求解精度。本文将障碍约束问题引入环形油气集输管网布局优化,将障碍统一简化为凸障碍约束问题,建立了带有障碍约束的管网优化模型,提出了求解策略并给出了布局可行性判断与调整方法。在理论研究的基础上,借助vc++6.0平台编制完成了环形油气集输管网优化计算软件。该计算器可以实现在无障碍和有障碍条件下的星形和环形集输管网的井组最优划分,环形管网的集输环路优化以及最优站址布局优化等功能。通过实例计算分析表明该程序对于新开发油田的集输管网规划设计工作具有一定的参考和借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 工程优化技术简介
• 1.3 集输系统最优化概述
• 1.3.1 集输工艺流程简介
• 1.3.2 集输管网优化研究的具体内容
• 1.3.3 集输管网系统优化发展历程及发展趋势
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 环形油气集输管网数学模型的建立与分析
• 2.1 环形油气集输管网的图论定义与描述
• 2.1.1 环形集输管网的图论定义
• 2.1.2 环形集输管网的图论描述
• 2.2 MRS 集输管网优化数学模型
• 2.2.1 目标函数的建立
• 2.2.2 约束条件的建立
• 2.2.3 MRS 集输管网的数学模型
• 2.3 MRS 集输管网模型分析与求解讨论
• 2.3.1 模型分析
• 2.3.2 求解算法讨论
• 2.4 小结
• 第三章 MRS 集输管网拓扑优化求解研究
• 3.1 MRS 集输管网优化模型的求解策略研究
• 3.1.1 MRS 集输管网优化模型的简化
• 3.1.2 MRS 集输管网的分步优化求解策略
• 3.2 井组的最优划分问题
• 3.2.1 井组最优划分模型的建立与转化
• 3.2.2 井组最优划分模型的求解方法
• 3.2.3 井组最优划分问题求解原则的说明
• 3.3 集输环路拓扑优化问题
• 3.3.1 集输环路优化模型的建立
• 3.3.2 集输环路优化模型的转化
• 3.3.3 集输环路优化模型的分析及求解策略
• 3.4 站节点的空间布局优化
• 3.4.1 图论中的选址问题
• 3.4.2 空间布局优化模型
• 3.4.3 求解模型方案
• 3.4.4 lingo 求解算法分析及编程
• 3.5 小结
• 第四章 具有障碍约束的MRS 管网拓扑优化研究
• 4.1 障碍约束分析及优化模型建立
• 4.1.1 障碍问题的描述及其性质定义
• 4.1.2 具有障碍约束的MRS 管网优化模型
• 4.2 MRS 障碍管网拓扑优化模型求解
• 4.2.1 布局合理性原则
• 4.2.2 穿越障碍的几种优化方法介绍及分析
• 4.2.3 障碍避让原则
• 4.3 小结
• 第五章 程序编制与实例计算
• 5.1 优化计算器的开发及运行环境
• 5.1.1 软件开发环境
• 5.1.2 软件运行环境
• 5.1.3 软件结构设计
• 5.2 实例计算与结果分析
• 5.2.1 无障碍实例计算
• 5.2.2 有障碍实例计算与结果分析
• 5.3 小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要