基于管网模拟的蒸汽动力系统多周期运行优化

 分析了管网输送过程中蒸汽参数变化对工艺过程和蒸汽动力系统运行的影响。为了消除这些影响，提出了与管网模拟相集成的蒸汽动力系统优化运行策略，并且建立了考虑蒸汽输送损失的混合整数非线性规划（MINLP）模型。针对大规模MINLP模型求解困难的问题，开发了分解迭代的算法，将建立的模型系统分解为优化运行子系统和管网模拟子系统，通过协调子系统之间的关系，迭代计算，直到求得满足误差条件的最优解。通过实例证明了提出的策略和算法能够在合理的时间内得到系统优化运行的最优解，既为企业节省了大量的资金，又为蒸汽动力系统和工艺系统的安全稳定运行提供了保障。     

MINLP模型及其在石化行业中的应用--Ⅲ.废水网络和质量交换集成网络的MINLP模型的建立

对废水网络、质量交换集成网络的基本概念进行了详细的介绍，分析研究了废水网络和质量交换网络的超结构物理模型和混合整数非线性规划(MINLP)数学模型；以废水排放量最小和焦化气吸收过程的优化设计为实例，进行了应用研究，均得到了令人满意的结果，证明MINLP模型用于废水网络和质量交换集成网络的优化是可行的；并指出了废水网络和质量交换集成网络研究的方向和发展趋势。     

自适应混合反演剩余静校正

本文针对剩余静校正问题的非线性特点，分析了已有的线性反演及非线性反演方法的优缺点，在此基础上提出了一种计算效率较高、搜寻全局最优解的混合反演方法；即在求解过程中每次扰动采用线性寻优方法搜寻局部最优解，在迭代过程中采用模拟退火法随机搜寻，就可以用较少的迭代次数搜寻全局最优解。此文中还提出了反演参数的选取方法，使得该法具有自适应的特点。理论分析和数值计算表明，该法不仅解决了剩余静校正较强的非线性全局优化问题，而且提高了计算效率，是一种切实可行的自适应剩余静校正方法。     

基于模拟退火-粒子群算法的输油管道泄漏定位技术

为了解决管道泄漏定位问题,建立了流体动力学模型,利用龙格-库塔法对管道参数进行迭代计算,将管道泄漏定位问题转化为寻优问题,利用模拟退火优化-粒子群算法(SA-PSO)对最优化问题进行求解,并与其他算法进行对比.结果表明,SA-PSO算法可以跳出局部最优解的限制,在迭代次数达到设定的阈值时可得到全局最优解,该算法的计算时...     

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天然气集输管网的参数优化设计模型，属于非线性离散化最优组合问题，且目标函数具有多峰性，往往存在局部极小点，遗传算法对处理此类工程设计问题具有较大的优越性。为此，以管道建设费用为目标函数，以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件，建立了天然气集输管网的参数优化设计模型。采用遗传方法求解，并给出了计算机软件算法框图。利用该算法可以提高全局收敛性，从而加快系统的求解速度，并由此得到问题的最优解，是一种可取的优化算法。     

多源单汇多批次顺序输送管道调度优化

多源单汇管道系统可用于油田烃液、成品油、原油等的多批次顺序输送,是经济有效的输送模式之一。国内外学者对该种输送模式下批次调度优化做了一些研究,但目前并无模型及算法可以有效解决水力与调度非线性耦合、多源点同时注入的批次界面跟踪等问题。针对多源单汇多批次顺序输送管道,考虑源点外输模式、批次运移、新批次注入、罐存、流量以及水力等约束条件,以运行过程中泵的运行费用、启停泵成本及掺混成本最小作为多目标函数,建立混合整数非线性规划模型(MINLP),并选用优先级算法对模型进行求解。以多源单汇多批次顺序输送油田烃液管道为算例,建立了长期规划模型并求解,计算用时4.58 s,计算结果符合现场操作工艺。     

均匀设计理论在油田开发中的应用

把实验设计中的均匀设计思想引入优化设计,提出了一种将确定性和随机性相结合的优化方法。该方法根据均匀设计原理在优化模型的设计变量空间内均匀分布一系列点,然后,将可行域内的上述系列布点作为优化计算的系列初始点,并选用常规模拟优化算法,分别开始进行优化计算,得到优化模型的一系列局部最优点。如果必要的话再在局部最优区加密网格,然后模拟额外的数据,那么能得到这些数据的改进最优解。并且重复插值过程该算法可求取非线性多峰函数的全局最优解。编制了计算程序,给出了计算实例,计算结果表明该设计方法是可行的。     

混合优化波阻抗反演方法研究

地震反演常用的线性算法具有较快的收敛速度，但是易陷入局部最优解。因此需要引进一些非线性优化算法求解全局最优解。近年来相继出现了模拟退火、遗传算法、禁忌搜索算法和混沌搜索算法等，虽然这些算法具有较强的全局优化性能，但是其计算速度慢，远远不能满足实际生产的要求。如何将上述两类算法结合起来实现优势互补成为了反演中的一个重要课题之一。文章提出的混合优化波阻抗反演方法综合了共轭梯度算法和模拟退火算法的优点，在模拟退火反演框架内加入共轭梯度迭代算法，即在模拟退火反演过程中，当目标函数值满足给定的条件时，进行一定次数的共轭梯度迭代反演，最终以模拟退火反演结果来判断其收敛性。实际计算表明，该方法不仅收敛速度快，而且抗干扰能力强，计算得到的波阻抗剖面能较好的反映地层地质特征。     

基于Powell 遗传退火精确罚函数法求解气井产量动态优化模型

针对气井产量动态优化模型的非线性特点,提出了基于Powell 遗传退火精确罚函数解法.该方法把无约束优化中的直接解法Powell 方法作为一个与选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到基本遗传算法中,在遗传算法中定义Powell 算子,采用退火精确罚函数法控制罚项,得到一种求无约束优化问题全局最优解的混合遗传算法.该法避免了求解模型梯度的困难,且有效地克服了Powell 方法只能搜索到局部最优解,而由人为给出多个初始点进行多次计算来求最优解时,成功概率不高的缺陷;同时又能显著提高遗传算法收敛到全局最优解的概率.通过实例应用说明该方法实用而有效,可作为气井合理生产制度调整的依据.     

基于均匀设计的自动剩余静校正方法

基于均匀试验设计方法,提出了一种具有较高计算效率的自动剩余静校正算法。该算法利用均匀试验设计方法在庞大的解空间中确定候选解,利用模拟退火规则来选择候选解,从而用少量的计算就能使候选解在模型空间分布更加均匀,提高搜寻全局最优解的速度。同时采用模型的不同分量的温度参数和退火过程的选取方法,使退火过程具有自适应的特点。该方法克服了常规模拟退火方法所具有的寻优空间不均匀以及不同模型分量的退火过程完全相同的缺陷。通过实际地震资料的计算证明,该方法是合理、有效的。     

多周期操作工况下无分流换热网络的弹性设计

提出了基于多周期无分流换热网络的超结构形式及弹性设计方法——同步优化方法。首先建立网络多周期操作工况下的超结构模型，然后用遗传算法对上述模型进行求解。该方法能自动地合成多周期操作工况的换热网络最优流程结构。通过某个换热网络的最优合成设计，说明方法的有效性和应用前景。     

自适应权重蜻蜓算法及其在瑞雷波频散曲线反演中的应用

瑞雷波勘探技术是探查近地表横波速度结构的有效手段.然而瑞雷波频散曲线的反演具有非线性和多极值特点,采用遗传算法等传统非线性算法,在求解此类问题时会呈现不易收敛、稳定性差等现象.蜻蜓算法是一种近年提出的新型非线性算法,文中在该算法基础上提出基于自适应权重的改进蜻蜓算法,紧密围绕非线性算法的前期强调"探索"、后期侧重"开发...     

基于Shearlet变换的自适应阈值地震数据去噪方法

由于随机噪声的干扰,地震勘探的有效信号经常淹没其中难以识别,且在时间域难以分离随机噪声和有效信号。Shearlet变换是一种新的多尺度多方向时频分析方法,具有最优的稀疏表示能力、局部化特征和方向敏感性。Shearlet变换在去除随机噪声的同时,能够最大限度地保留有效信号,可以有效地提高地震数据的信噪比。针对传统的Shearlet变换阈值去噪方法不能随尺度和方向变化的不足,提出了随尺度和方向变化的自适应阈值,可以同时适应不同尺度和方向噪声水平的差异。利用Shearlet变换的自适应阈值算法与小波变换去噪方法,分别对理论和实际地震数据进行去噪。对比可知,Shearlet变换的自适应阈值算法具有更强的去噪能力,并能够最大限度地保留有效信号。     

炼化一体化项目多个相互连接蒸汽动力系统设计优化

在炼化一体化项目中,有一个动力中心(CUS , centralized utility system)用来集成各生产装置蒸汽需求,还有两个分别位于炼厂和乙烯厂中的子蒸汽动力系统(SUSs, sub-utility systems)为工艺过程提供驱动力。SUSs的结构和操作条件会影响炼油和乙烯装置的蒸汽需求,因此很难确定CUS的蒸汽产量。为了探究CUS和SUSs间复杂的相互影响,本文提出了一个混合整数非线性规划模型(MINLP, mixed-integer nonlinear programming),以实现多个相互连接蒸汽动力系统设计优化,从而降低系统年度总费用(TAC, total annualized cost)。本文还建立了一个包含CUS和SUSs厂间蒸汽连接管道的超结构,同时提出了一个更准确的复杂蒸汽透平模型。将本文建立的MINLP模型用于某新建炼化一体化项目。为探究蒸汽主管温度对系统结构和操作条件的影响,研究了两个不同场景下的案例。通过优化主管温度,使系统TAC降低了$2,700,000。从优化结果可知,本文建立的优化模型可以有效解决多个相互连接蒸汽动力系统设计优化问题。     

遗传和模拟退火混合寻优一步法三维CRS叠加

共反射面元(Common Reflection Surface,CRS)叠加充分利用了菲涅耳带半径内的地震信息,在不降低分辨率的前提下最大程度地提高了信噪比,是低信噪比地震资料成像的有力手段.同时,CRS叠加考虑了地下反射层的倾角和局部曲率,具有更高的成像精度.常规的三维CRS叠加,多步依次求取的八参数精度较低,影响了...     

天然气管网抗震工程投资分配混沌粒子群算法

天然气管网是具有网络特性的复杂生命线系统，其抗震工程投资最优分配问题，因呈现高度的非线性及约束条件多的特点，难以用传统的优化方法求解。利用粒子群优化算法收敛速度快的优点，结合混沌运动的遍历性、伪随机性等特点，提出了一种基于混沌思想的粒子群优化算法，该算法保持了群体多样性，增强了多维空间的全局寻优能力，应用于天然气管网系统的抗震工程投资决策，有效地避免了一般演化算法的早熟收敛现象。以一个多源多汇天然气管网为例，进行了抗震工程投资的优化计算，计算结果表明，所建立的模型和算法具有一定的实用性。     

海底高频地震仪观测系统优化设计及其在南海天然气水合物勘探中的应用

海底高频地震仪（HF-OBS）可获得含天然气水合物（以下简称水合物）层的纵横波速度、波阻抗等多种有效地震反射信息,对准确估算水合物的资源量具有重要意义。根据我国南海北部海底水合物HF-OBS勘探实例,基于射线追踪法、双聚焦法、波动方程的正演模拟法3种方法,对HF-OBS观测系统进行了优化设计,并利用纵横波联合走时反演获得了该区含水合物层的纵横波速度关系。结论认为：①采用射线追踪法模拟目的层射线分布和叠加次数,同时结合波动方程的正演模拟结果,可以有效地进行观测系统优化设计;②双聚焦理论的参数模拟能够进一步验证观测系统设计的合理性,针对特定的水合物目标体,为了获取矿体内部精细的速度结构,HF-OBS的分布形态应采用长方形或正方形的矩阵分布,分布间距以300～500 m为宜;③优化后的观测系统有利于获得高质量的HF-OBS地震数据,而纵横波联合反演获得的速度信息减小了水合物识别的不确定性。     

Efficient global optimization for hydraulic fracturing treatment design

This paper presents a methodology for the optimal hydraulic fracture treatment design. The methodology includes the construction of a “fast surrogate” of an objective function whose evaluation involves the execution of a time-consuming computational model, based on neural networks, DACE modeling, and adaptive sampling. Using adaptive sampling, promising areas are searched considering the information provided by the surrogate model and the expected value of the errors.The proposed methodology provides a global optimization method, hence avoiding the potential problem of convergence to a local minimum in the objective function exhibited by the commonly Gauss–Newton methods. Furthermore, it exhibits an affordable computational cost, is amenable to parallel processing, and is expected to outperform other general purpose global optimization methods such as simulated annealing and genetic algorithms.The methodology is evaluated using two case studies corresponding to formations differing in rock and fluid properties, and geometry parameters. From the results, it is concluded that the methodology can be used effectively and efficiently for the optimal design of hydraulic fracture treatments.     

三元混合液及含油污水净化装置与处理工艺

分层注聚、三元复合驱采油等试验过程中产生的废液难以处理,如不及时进行合理的处理,将严重污染环境。大庆油田采油工程研究院开发了三元混合液及含油污水处理工艺技术,研制出三元混合液及含油污水净化装置。三元混合液及含油污水经过物理和化学方法等多道处理工艺,如浓硫酸+双氧水+硫酸亚铁的方法,处理后的废液指标达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》中规定的二级排放标准,达到了环保治理的目的。