粒子群优化算法在气田集输管网布局中的应用

气田管网集输系统是气田地面建设的重要组成部分，为降低气田管网集输开发成本、节约管网建设资源，在规划设计之初需对管网集输系统进行优化，以达到使管网投资费用最小的目的。结合气田地面集输建设中的实际约束条件，建立星树状管网拓扑优化模型，通过MATLAB软件对粒子群优化算法进行编码实现，分别对集输管网系统进行分级规划和整体规划求解分析，结果表明：在粒子群优化算法求解中，整体规划管网系统的投资费用更低；通过与粒子群算法的比较，粒子群优化算法有较好的收敛速度以及较高的求解精度。     

基于混合整数规划模型的星树型油气管网布局整体优化研究北大核心CSCD

油气管网建设成本巨大,因此需要根据管网的特点对其布局进行优化来降低投资,保障其合理性和经济性。本文针对油气集输系统管网设施选址离散性的特点,建立了考虑集输半径约束、处理容量约束以及数量约束条件的星树型油气管网的混合整数规划模型,并以陆上虚拟气田为例,采用分支定界法整体求解数学模型,得到了不同约束条件下的最优集输方案,分析了单个约束对整体布局的影响,进行了分级优化与整体优化下的井组划分和管网投资对比;最后以某陆上油田和海上油田为例进行了整体优化求解,进一步验证了模型的可靠性以及整体优化集输方案的经济性。     

气田集输管网布局优化研究

针对目前分级优化方法在集输管网布局优化应用中存在的问题,文中引入了流量长度的概念,从整体上考虑管网的布局优化问题。在最优井组的划分中,使各集输站的集气量更加合理。在计算气井与集输站的间距时,考虑了各点的高差;在考虑井式约束时,另外加入一个最大气井数作为约束条件;在枝状管网的布局优化方案中,由无向图连接方式转化为有向图连接方式。     

基于改进的单亲遗传算法的枝状集输管网优化

集输管网规模庞大,枝状管网结构复杂,以往多采用分级优化算法进行优化。全局优化算法多集中于拓扑结构简单的星状管网、小规模枝状管网、站场或参数优化。为解决大规模枝状管网的全局优化问题,建立了枝状集输管网全局优化模型,提出一种生成管网初步连接图的方法,对传统单亲遗传算法的编码方式、遗传算子及遗传操作手段进行了改进,并对我国某油田的集输管网进行了全局优化。通过实例计算证明,改进后的单亲遗传算法的优化速度及效果都显著提高,真正实现了对大规模枝状集输管网的全局优化,达到了费用最省的目的。     

页岩气地面集输管网拓扑优化

页岩气地面集输管网拓扑优化问题可分为井组最优划分、集气阀组位置确定、管网连接形式及中央处理厂的最优位置四个子问题。以管网系统经济性为目标函数,以相关集输条件为约束条件,讨论枝状和放射状两种管网连接方式,对连接方式交叉后的四种管网布局模式的经济性进行对比,并将管网可靠性分析转化为树型网络可靠度问题进行求解。计算实例表明,枝状管网经济性较好,放射状管网可靠度高;以总费用与可靠度比值为指标,放射状+枝状的集输管网布局最优。     

普光高含硫气田集输管网优化

针对普光气田自身特点,以集输管网投资最小为目标,以管网各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件,建立了树状集输管网布局、管径和阀门数目全局优化数学模型,采用双重编码遗传算法对模型进行求解,获得了总投资费用最省的管网布局、管径和阀门数目。优化过程中,针对普光湿气集输采用气液混输的特点,确定了湿天然气的物性计算和热力计算模型。通过计算值与实测值的比较,确定了适用于湿气混输管线且精度较高的水力计算模型,保证了优化过程中物性、压力和温度计算以及优化模型约束条件校核的准确性。实例计算表明,所建立模型准确,优化算法有效,对降低高含硫气田管网建设成本和提高管网安全性有重要指导意义。     

基于粒子群算法原油集输管网优化

随着油田开发进入中后期不断进行井网加密,如何在最大化合理利用已建联合站年处理能力的基础上,尽可能减少投资管网建设,实现新建的计量间和联合站之间原油集输管网的合理分配,寻求以管网造价最小为目标函数,以联合站的最大年处理能力、集输半径和连接方式为约束条件,建立单目标优化模型。根据粒子群算法寻优特点,结合十进制编码,通过适应度函数评价,实现该模型的优化求解。采用遗传算法和粒子群算法分别对某一星状原油集输管网优化问题进行计算对比,结果表明,粒子群算法计算更为简洁,收敛速度也较优,有利于提高集输站利用效率．     

大型气田集输管网布局优化

大型气田集输管网的布局可采用分级优化方法来解决，分为网络布局优化和管径组合优化。采用ＳＩ算法确定出最优网络布局；在管径优化组合部分，建立了合理的数学模型，采用混合离散优化ＭＤＯＤ算法来求解数学模型，得到优化管径组合和各节点的优化压力。     

地形起伏条件下页岩气管网布局优化研究

页岩气富集区多处山地，地形复杂，集输管网优化布局难度大，多采用分级平面优化，难以适应实际复杂的地形条件，无法获得系统最优解。考虑地形起伏条件，针对页岩气管网枝-枝状管网形式，在传统分级优化子问题的基础上，将井组划分与站址优化作为整体进行优化，并引入起伏管道路径寻优方法，形成地形起伏管网布局优化方法，以管道、集气站建设费用最小化为目的建立目标函数，以达到方案经济性最优，采用改进后遗传算法求解井组划分与站址优化问题计算。结果表明，改进后的遗传算法具有较好的收敛性；引入管网初步连接机制剔除不合理连接方案，采用Kruskal算法优化管网连接形式，并针对起伏程度较大管道采用A*算法进行路径优化，实际应用表明，该方法能够有效降低路径最大边坡、降低最大路径高程、提高最小路径高程、缩短三维管道长度。研究结果对页岩气管网设计具有指导意义。     

油田集输管网全局优化设计

为了降低油田集输管网的投资,避免集输管网设计结果陷入局部最优,在进行优化设计的过程中提出了一种全局优化方法,把站址布局、管网参数同时设为系统变量,以集输管网总投资和运行费用作为优化目标,建立了一个全局优化数学模型,并采用遗传算法求解了该模型。计算结果表明,全局优化与分级优化相比提高了结果的全局性,有效节省了投资。     

基于图论分析的油气集输管网优化

油气集输管网系统主要由集中处理站和管路两部分组成，可用一个网络系统来描述，所涉及的油井、接转站、集中处理站都是网络节点，所有可能铺设的管道构成了网络的弧，弧的方向取决于油气的流向。集中处理站的位置、数量和输油（气）管网的布置是影响油气集输系统投资费用的最主要因素。因此，需对整个集输网络系统进行优化分析，以合理铺设输油管道、合理分配管网流量，减少输油管道的总投资。集输管网优化主要是针对集中处理站选址和输油管网布局的优化而言，本文拟借用图论分析中的Floyd算法确定油气集中处理站的最佳位置，用最小生成树优化输油管网的布置。     

含弯管和阀室的集气系统新增产能拓扑优化

为了降低气田新增产能管网建设投资,针对辐射-枝状组合式管网的结构特点,考虑集气站与集气干线连接方式对系统建设投资的影响,以极小化新增产能管网建设投资为目标函数,以管线串接转向角与集气支线输量等限制为约束条件,建立了新增产能拓扑布局优化数学模型。根据模型的特点,将模型提成为几何位置优化和拓扑连接关系确定两个子问题,应用改进的混合遗传算法进行求解。设计了自适应种群进化的适应度函数,结合Metropolis准则、精英策略和轮盘赌选择算子对选择复制操作进行优化,引入多目标优化技术调整Prim算法的操作方式。算例验证结果表明,该模型和算法正确,可以有效地降低管网建设投资和弯管用量,改进的混合遗传算法在寻优能力和求解效率上较基本遗传算法均有一定提高。     

�����Ŵ��㷨����Ȼ��������������Ż����

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。     

基于黑箱方法的压气站运行优化模型研究

基于黑箱方法的复杂枝状管网系统压气站运行优化模型主要包括目标函数和约束条件。在约束条件中, 最难以处理的问题之一就是管段的约束, 本文对复杂枝状输气管网的管段约束条件提出了一种新的处理方法。研究证明: 该处理方法有利于实现计算机编程, 并体现了结构化的算法思想。     

基于黑箱方法的压气站运行优化模型研究--管段约束处理方法研究

针对枝状长输天然气管道运行状况，首次提出采用将整个长输管道系统分为压气站系统和管道系统两大类别，然后对两大系统分别进行单独的处理。基于黑箱方法的复杂枝状管网系统压气站运行优化模型，主要包括目标函数和约束条件。在约束条件中，最难以处理的问题之一就是管段的约束，针对复杂枝状输气管网的管段约束条件提出了一种新的处理方法。研究证明：该处理方法易于进行计算机编程实现，体现了结构化的算法思想。     

河南油田江河油区集输系统优化设计

针对江河油田老油区管网腐蚀、加密井调整复杂等问题,通过油井在线计量技术的应用,将原计量站星形放射状管网集输结构优化为枝状管网结构,原大循环掺水改为小环就地掺水,实现集输系统优化简化,达到了节能降耗、提高老油田开发效益的目的。     

三维地形条件下油气集输管网整体优化若干问题探讨

油气集输系统布局优化问题的实质是受三维空间约束的网络拓扑布局优化问题,平原地区或无障碍约束的集输系统布局优化是该问题的一个特例,已有研究成果多集中于平面布局,无法应用于复杂地貌油气田。通过文献调研,基于三维地形及障碍表征、集输系统拓扑优化、集输系统参数优化、集输系统整体优化四个方面对目前油气田集输管网整体优化研究成果进行评述,剖析了约束三维地形条件下油气田集输管网优化中的各个子问题,全面系统地总结了针对各个子问题的求解方法,为三维地形条件下油气田布局规划设计提供了研究思路。     

城市天然气管网遗传算法优化设计

文章以使管网建设和运行费用最少为目标函数，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，建立了城市天然气管网优化模型。根据天然气管网结构特点，采用遗传算法求解，构建了遗传算法中重要的适应度函数，给出了管道编码的方法。通过编程实例计算，表明遗传算法是在天然气管网优化领域中可取的一种算法。     

基于遗传算法的气田集输管网整体优化方法

目前气田常用天然气集输管网分级优化法的缺点在于每一级的优化结果仅仅是局部最优解,难以保证最终结果是全局最优解。为此,提出了基于遗传算法的气田集输管网整体优化方法,即以整个管网的投资费用最低为目标函数建立数学模型,采用遗传算法求解,在遗传算法中将各站的站址及站辖管道的管径放在一起作为优化变量,求出管网投资费用最低时各站的站址以及各条管道的管径;同时针对遗传算法本身的局限性,结合模拟退火算法,调整了优化方法的适应度函数。实例计算结果表明,该整体优化方法在节省投资方面要优于传统的分级优化方法。     

����Hopfield��������������������Ż�

在天然气工程中，勘察设计获得输气线路的基本数据资料后，将面临如何连接各节点使整个管网布局最合理的问题。当穿越城市较多，地形起伏复杂，可供选择的线路方案就有若干个，而所需要的最优化路线方案却只有一个。为此，提出应用Hopfield神经网络优化方法来求解天然气输气管网规划问题。通过分析输气管网最优化布局问题，确定了模型的目标函数和约束条件，建立了Hopfield神经网络的能量函数模型，得出网络收敛的动态方程，求解使能量函数达到极小点时的状态点，即输气管网的最优化布局方案。研究表明，应用Hopfield神经网络方法可以得到输气管网布局优化问题的有效解。