基于XML语言生成TGNET仿真模型的升级改进——以天然气产运销方案校核为例

天然气产运销规划方案是编制天然气业务各项规划的基础。为了使规划方案更符合实际,实现规划业务闭环管理,需要开展产运销方案校核工作。近年来,在天然气产运销一体化优化软件基础上,利用KWS(Keywords and Syntax)脚本,研究了将产运销平衡优化模型自动转化为TGNET工艺校核模型的方法,有效提高了产运销规划方案校核效率。随着TGNET软件版本升级,采用XML(e Xtensible Markup Language)语言自动生成TGNET模型的方法,解决了KWS方法存在的拓扑结构局部变形、难以直接用于高版本TGNET的问题,进一步完善了产运销规划方案自动转化功能,提高了校核效率。     

通过信息化实现大型天然气管网运销规划优化

天然气管网的运输销售规划主要是对天然气的宏观流向、流量进行整体规划,以指导天然气管网的实际运营。大型天然气管网运销规划优化问题在实际生产中具有广泛的应用意义。分析了天然气管网运销规划优化需求,论述了运销规划优化软件的设计方案,并对软件的运行效率进行了测试和分析。通过信息化手段建立优化软件,可以快速地根据需要计算出最优解,并可对计算结果进行分析处理,为提升管网整体经济效益、提高管网运行效率提供了较好的技术支撑。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。     

天然气供应能力测算方法构建及分析软件开发

为了构建适合我国天然气产业实际的天然气供应能力测算方法和相关软件,分析了影响天然气供应能力的外部因素和天然气产业链内部因素,分别考虑国产气、进口气(管道气+LNG)两种气源类型,构建了供应能力分析流程,统筹考虑国内外资源情况建立了基于项目可靠性、经济性、战略安全性的项目优化方法,并利用情景规划思路编制了供应能力分析软件。研究结果表明:(1)天然气供应能力受资源基础、投资规模、勘探开发节奏、开发技术、成本、气价、政策法规、多气源优化等多方面因素的影响;(2)所构建的测算方法模型符合我国天然气供应能力评价实际和现有数据库资料的特点,通过对不同类型气田、不同进口气源单独计算并汇总到公司、国家层面,可以大幅度提高预测的精度;(3)供应能力分析软件设置了多种计算方法,可以针对研究需要灵活选择,对于新增储量模块,可以选择生命模型法进行预测或者直接录入规划数值,对于国产气产量潜力分析模块,有开发方案的气田采用稳产年限、稳产期规模等开发指标预测气田产量,而无开发方案的气田和未来新增储量则通过类比同类型气田采气速度、稳产期末采出程度等参数来测算气田产气量。结论认为,该研究成果可以有效地提高天然气供应能力预测的精度和效率。     

川西天然气集输管网系统最优规划研究

川西天然气集输管网系统庞大而复杂，而管网最优规划是在气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题，它不仅涉及到从井口到一级集气站，从一级集气站到二级集气站等的管网布置，还涉及到各级和各个集气站的布局。文章针对效益和费用两个目标，建立了川西集输管网系统最优规划的数学模型，并应用资源优化ReO软件进行了仿真计算，得出了川西管网的最优规划方案。该管网系统最优规划研究成果，不仅适用于新建天然气管网系统，还适用于已建管网系统的评价和改造。     

开式天然气膨胀液化流程动态仿真

利用Aspen MUSE软件,以稳态模型数据为基础,对开式天然气膨胀液化工艺系统中的换热器参数进行计算并校核,再以Aspen MUSE计算出的换热器主要参数在Aspen HYSYS软件中搭建出膨胀液化流程的动态模型。利用开式天然气膨胀液化工艺动态仿真模型分析进口压力、进口温度及天然气组分等工况变化对该工艺流程的影响,从而验证液化工艺在调峰工况下的适应性。在研究进口压力、进口温度及甲烷含量对液化工艺的影响中,分别将进口压力、进口温度及甲烷含量作为自变量,分析进口温度、进口压力分别变化5%、10%、15%,甲烷含量为5%和10%时,对液化系统液化率及关键设备效率的影响,结果表明,工艺运行情况和适应性均良好。     

气田调峰生产的多目标配产优化模型及其求解

气田调峰是天然气调峰的主要方式之一,但目前国内关于天然气产量配产优化模型主要适用于中长期规划和年度计划优化,而对于短期调峰产量优化配产方面的研究尚不多见。为此,分析了气田调峰生产的性质及其对气田全生命周期成本的影响,提出了产量波动指数,并以该指数衡量调峰生产的间接成本。在此基础上,建立了以调峰生产期间的直接成本、间接成本最小为目标的多目标调峰配产优化模型。该模型综合考虑了气田各区块的产量和总需求量约束,其特点是可以形成气田不同区块、井组的配产,为实现调峰生产作业的配产提供指导意见和方案选择。该模型采用自适应遗传算法求解,实例计算结果表明,其产生的一组Pareto解在综合成本方面优于其他方法配产结果,并且所提供的一组解能为决策者提供更多选择,因而实用性强。     

天然气开发五年规划产量分配优化模型研究

天然气开发规划的一个重要问题是五年规划问题。在利用功能模拟原理(微分模拟方法及神经网络方法)建立的天然气开发规划年度单目标及多目标优化模型的基础上,引入其他更多的开发指标以及资金的时间价值建立了天然气开发五年规划产量分配优化模型,提出了合理求解思路,应用于某气田并进行了实例分析和结果对比,取得了满意的效果。     

分层开采气井动态优化配产方法

针对分层开采井生产特点,建立考虑层间干扰的分层优化配产模型。该模型的特点为:将天然气从地层到井底的流动看作多压力系统(相当于多井生产),从井底到井口的流动认为是单压力系统(相当于单井生产),通过优化井下气嘴和考虑合理产量影响因素配产使各分采层段的产能达到最大。对该模型求解并编制软件,利用该软件可确定分层开采气井的合理产量,优化相关工艺参数,从而使分层开采时各层达到最优的产能贡献。     

天然气省际销售优化分配模型及其应用

天然气销售是各石油公司业务的重要组成部分,天然气销售业务的盈利状况也会在很大程度上影响到石油公司的整体利润水平。由于目前我国天然气进口价格与国内销售价格倒挂,各石油公司进口天然气业务面临严重亏损,且随着国内天然气价格改革不断推进,天然气销售公司如何提高其经济效益便成为重要问题。为此,以天然气销售公司经济利润最大化为目标,在满足各省天然气最低消费量且不超过各省最大利用能力的条件下,依据国家新出台的天然气价格政策,建立了销售公司的省际销售优化模型,并以中国石油的一条西气东输干线为例对该模型进行了检验。结果表明:线性规划方法是解决天然气销售公司省际销售的科学可行的方法,模型的优化结果能够为天然气销售公司提供有效的决策支持,具有很强的实用性。未来,该研究方法可以进一步扩展到天然气在各省范围内的各地区间和用户间的优化销售,此外,该方法还可以应用于分析其他资源的省际优化销售问题。     

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为方便中国石油天然气股份公司给各油气田分公司规划配产决策，文章研究产量构成优化油气田规划配产问题。根据生产经营实际数据资料的整理分析，拟合出成本与累计效益之间的函数关系表达式；以股份公司总体经济效益的最优解为总目标，各分公司开发效益最优解为分目标，以获得满意权衡解为协调策略，建立了交互式多目标规划模型；改进和发展了多元函数的一种交互式多目标规划模型的算法，得到了一种新的具有调节机制的适用于配产规划模型的交互式算法。该方法可在预测了各油气区总产能与股份公司总投资能力为定值的情况下，帮助决策者做出能体现人的经验的规划配产决策。用VC编制了规划软件,并做了几个油气区某产量构成要素的规划配产决策的应用实例。     

天然气净化厂蒸汽建模和节能优化

提出了一种基于工艺过程产汽机理的蒸汽系统建模和优化的方法。该方法首先是构建各单元设备与装置加工量相关联的产汽和用汽模型,然后编制动力锅炉产汽量预测模型,最后编制汽驱单元回收蒸汽压力能的优化模型。这些模型组合起来可以用于预测天然气净化厂原料气量变化时的蒸汽产量和消耗量,并自动给出节能方案。这些模型的基础数据从实时数据库自动获取,无需人工输入。在天然气净化厂应用结果表明,该方法预测的蒸汽流量误差在3%以内。该方法可以推广应用于其它化工企业。     

天然气管网动态仿真多目标综合评价方法应用

当天然气管网出现突发事故时,管网输量会因大型用户用气量的变化出现波动,利用TGNET软件建立管网仿真模型对事故工况进行模拟,可确定多种合理的管网调度方案。通过综合考虑气温变化、管道压力波动、压力安全指数及末段储气量对管网安全运行的影响,建立多目标综合评价模型,并对不同调度方案进行了评价。其中,采用Aspen HYSYS软件计算含水量;使用改进的层次分析法建立判断矩阵;利用灰色关联法计算综合关联度。工程应用表明,TGNET软件可以准确模拟天然气管网工况变化,且多目标综合评价方法能够用于动态仿真方案的评价及优选,为管网安全运行提供了参考依据。     

基于优化运行数据库的干线天然气管网优化研究

天然气在输送过程中,运行能耗费用受各气源供气量、管网内天然气量分配、各管道运行压力、能耗单价及压缩机组类型等诸多因素的影响,因此有必要开展天然气管网优化运行的研究。以天然气管网运行能耗费用最低为目标,建立了天然气管网优化运行数据库,利用最小二乘法构建能耗方程组,建立管网内单条管道输气量与能耗之间的数学关系,制定优化逻辑,编制完成西部天然气管网优化运行软件,解决了天然气管网的气量优化分配问题,确定了天然气管网内各管道启机的优化方案。以西部天然气管网生产运行某日报表数据为基础,在相同的边界条件下,采用该管网优化运行软件重新分配全管网气量,并确定新的运行方案,对比分析优化前后的能耗数据,能耗费用节约在10%以上,取得了良好的优化效果。     

中石油未来五年以上游业务为重心并加速发展天然气

正中石油"十三五"发展规划(以下简称《规划》)中,明确提出在未来五年仍然以上游业务为重心,"十三五"期间优先发展勘探开发业务,加快发展天然气与管道业务。《规划》细则中针对如何发展天然气与管道业务提出了具体措施:包括加快做大天然气销售和发展天然气终端业务、优化天然气资源组合和优化综合调峰体系等。2016年4月27日上午,中石油在北京发布了《2015年度社会责任报告》(以下简称《报告》),这是公司连续第十年发布该报告。     

天然气开发数据管理系统业务建模及设计

天然气开发数据管理系统是为天然气开发领域日常管理和综合应用研究提供及时、准确数据支持的管理软件。该系统采用"自顶向下"设计方法,通过对天然气开发业务及数据的梳理分析,开展天然气生产计划、产能建设、前期评价、动态分析管理、开发方案编制等核心业务建模,基于业务模型成果,完成系统数据模型及应用功能设计,实现对天然气开发现有工作流程、数据流程、决策流程的全面信息化管理。应用结果表明,该系统显著提高了天然气开发数据的管理效率,应用前景广阔。     

TGNET在天然气管道建设中的应用

随着国内天然气管道建设的加快,天然气管网系统日益复杂化,利用TGNET软件开展了中国南疆地区高压天然气管网系统建设的研究。TGNET软件广泛应用于天然气管道调峰分析计算,通过建立南疆地区管网模型开展仿真模拟计算,利用软件的稳态模拟技术优选管网管径,以及进行管道末端储气能力和事故工况适应能力分析。结果表明,在规划设计阶段TGNET软件对于天然气管道规格确定、管道调峰分析及末端储气能力分析具有很好的辅助作用,为方案的决策提供了技术依据。     

低渗透油藏定向井有杆抽油系统效率优化

根据低渗透油藏定向有杆抽油井生产规律,首先从不同系统设备配置和采油工艺参数确定的众多采油系统方案中选取仿真备选方案集,再对备选方案集内的各个方案进行动力学和系统效率预测仿真。文章从系统效率、产量、系统动力学特性以及系统实现和维护的难易程度等综合指标将备选方案排序,给出优化的系统推荐方案供生产方案调整使用。文章给出了备选方案集选取条件,介绍了系统动态特性和系统效率仿真预测模型,确定了系统优选综合指标以及系统优化软件框图,实例说明了该优化调参方法和软件的实用和有效性。     

基于机器学习方法的海洋天然气水合物水平井降压开采模拟—优化耦合模型

由天然气水合物(以下简称水合物)开采引起的含水合物沉积层力学变形问题不能被忽视,因其直接威胁到海域水合物的安全开采。为了找到甲烷累计产气量最优值与地层稳定性的关系,基于机器学习方法形成模拟—优化耦合技术,构建起水合物降压开采传热—流动—力学数值模拟模型、可以替代数值模拟模型的机器学习模型和以甲烷累计产气量最优为目标的混合整数非线性规划优化模型;在此基础上,选取南海北部神狐海域厚层Ⅱ类水合物藏W11站位为研究对象,获得了海底面沉降量约束下的水合物储层甲烷累计产气量及相对应的最优开采方案参数。研究结果表明:①模拟—优化耦合技术的关键是机器学习方法的运用,基于径向基函数人工神经网络方法而建立的替代模型计算精度较高,可以替代模拟模型来确定输入输出变量的关系,从而摆脱既定方案的限制,找到全局最优解;②模拟—优化耦合技术可以解决受含水合物沉积层力学响应特征影响的水合物开采方案优选问题,根据试采工程安全要求改变海底面沉降量最大允许值,可以计算得到相应的甲烷累计产气量,以及降压幅度、开采时间、井位布置、水平井段长度等最优开采方案参数;③随着最大允许沉降量增大,甲烷累计产气量增大,二者满足正相关关系;④...     

北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司

正北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司(DWELL)是中国石油工程建设有限公司的全资子公司,是集科研、生产、服务于一体的高新技术企业,成立于2001年,总部位于北京市中关村科技园区内。公司在原油集输及处理、天然气处理加工、非常规天然气处理加工及油田化学等产品和服务上有丰富的业绩和经验。技术优势:流程模拟利用Hysys软件对天然气处理一体化装置进行工艺流程模拟,优化设计参数。三维设计利用CAD三维配管软件对天然气处理一体化装置进行设计,缩短设计周期。设备优化利用Fluent流场模拟软件对设备内部进行流场动态仿真模拟,优化设备内部结构。