天然气管网稳态运行优化研究

分别以天然气管网系统的最大收益为目标函数和天然气管网系统的最大流量为目标函数,考虑管 道强度、节点流量平衡等约束条件,建立了天然气管网运行优化的两种数学模型。结合实例,采用混合 遗传算法求解了天然气管网运行优化的数学模型。结果表明,所建立的管网稳态优化模型是可行的。所 采用的混合遗传算法的能够有效地求解管网稳态运行优化的数学模型。     

并联注水泵群优化运行的建模与控制

油田注水站内使用变频驱动往复式柱塞泵和恒速多级离心泵并联运行，讨论了并联注水泵群的特性。在满足外界流量变化的需求和优化运行的约束条件下，建立了以注水效率最大为目标函数的优化调度数学模型；给出并证明了获得目标函数最优值的外界流量范围，为提高优化模型的求解速度、合理设计注水泵群的流量分配提供了理论依据。提出减少注水泵的切换次数和实时跟踪泵组性能特性的自适应控制策略，以满足工程的实际需求。编制软件对某油田注水泵站进行优化调度，其中采用混合遗传算法求解数学模型，证实了此方法的有效性。     

混合遗传算法在天然气管网优化运行中的应用

随着天然气的广泛应用和天然气输配管网规模的大型化,天然气经营部门为了增加经济效益和增大管网的利用率,需要对天然气管网系统的运行进行优化。文章分别以天然气管网系统的最大收益和最大流量为目标函数,同时考虑了管道强度、阀门和压缩机的影响等八种约束条件,建立了天然气管网运行优化的两种数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上,根据两种算法的特点,介绍了一种由模拟退火算法和遗传算法结合构成的混合遗传算法。结合实例,对混合遗传算法在天然气管网运行优化中的应用进行了研究,求解了天然气管网运行优化的数学模型。结果表明,混合遗传算法的优化结果比复合形算法提高了1.968%,证明混合遗传算法具有全域搜索、快速收敛的特点,更具有效性和实用性。     

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。     

气田地面集输管网运行优化及其应用研究

国内某些老气田地面集输设备已运行多年，部分旧管道承压能力和集输站集输能力都有所下降，给集输管网运营带来了安全隐患。因此，有必要开展现有设备集输能力优化研究工作，充分利用现有集输设备的工作能力，确保集输管网系统安全、高效地运行，并指导集输设备的更换和改造。在分析集输管网实际运营状况的基础上，以集输管网内天然气最大流量为目标函数，综合考虑集输站工作能力、管道承压能力以及管输系统运行工况条件，建立了气田地面集输管网运行优化数学模型，并采用线性化算法求解了该优化模型。实例分析结果表明，建立的集输管网运行优化模型和采用的优化算法切实可行。此集输管网优化方案既可用于优化该集输管网的日常运营，又可用于指导集输管网的改造和未来规划。     

天然气管网输配气量优化研究

天然气管网系统管理部门为了明确天然气管网的输气能力和提高天然气管网的利用率，需要对天然气管网系统的输配气量进行优化。为此，以天然气管网系统的最大流量为目标函数，同时考虑了管道强度、节点压力和流量限制等约束条件，建立了天然气管网输配气量优化的数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上，提出了一种由二者结合构成的具有全域搜索、快速收敛和鲁棒性强等特点的混合遗传算法。结合实例，采用这一新算法求解了天然气管网输配气量优化的数学模型。实例优化结果表明，所建立的数学模型和采用的混合遗传算法是可行和有效的，能够对天然气管网系统输配气量的调度运行起到指导作用。     

基于改进的遗传算法的天然气管网系统运行优化

在天然气管网系统安全稳定运行的基础上,为了实现节能减排,充分合理地利用管道的输配能力,将目标函数定义为天然气的最大流量,同时考虑管道内天然气稳定流动、各节点流量平衡、节点及管段压力等约束条件,建立了天然气管网系统优化数学模型。采用整数编码来进行管径编码,用模拟退火罚函数转化约束条件,并合理地将遗传算法的全局寻优能力和模拟退火的局部搜索能力互补融合起来,实现算法的改进和优化。将改进的遗传算法应用到某大型天然气管网优化设计的实例中,计算结果表明,改进的遗传算法在解的质量上和收敛的速度上都优于基本遗传算法,验证了所建立的优化模型是高效可行的。     

大型并联天然气管网系统运行优化技术研究

某大型长距离并行管道系统结构复杂,其压气机站合建在一起,且进站口和出站口设置有联通管线和截断阀门,由于两条管线内流量能够自由分配,使得沿线不同站场可能出现双线联合运行、双线独立运行、单线压力越站、双线压力越站等多种复杂工况。为了减少大型并联管道系统能耗,构建了并联管道的优化运行模型,该模型以能耗最低为目标函数,考虑了压缩机自耗气、站场流量分配以及压力分配等多种约束,能够确定不同站场的运行方式,计算不同管线间的最佳流量分配。由于模型决策变量较多,采用一种改进的粒子群算法（PPSO）对模型进行优化计算,通过实践该算法获取的优化方案最好。研究结果表明：优化后,管道系统可降低能耗25.31%,对现场操作具有一定指导意义。     

水平井射孔优化设计的增广拉格朗日乘子法

射孔参数优化能提高水平井开发效果。考虑射孔分布对水平井产能的影响,以Landman油藏稳态渗流模型为基础,以孔眼位置为优化设计变量,分别建立了以水平井产量最大和水平井生产端压力降最小为目标函数的优化模型。利用增广拉格朗日乘子法具有收敛速度快和求解精度高的特点,对无限导流水平井射孔分布进行优化研究。结果表明,优化射孔分布能有效地改善沿水平井井筒流入流量剖面;对一定的井底流压和产量,射孔水平井存在最佳的射孔分布,算例中,为得到最大产量或最小井底流压,射孔密度沿水平井井筒呈“∪”型分布;若考虑沿水平井井筒流入流量剖面均匀,则射孔密度沿水平井井筒呈“∩”型分布,但产能略有降低。上述研究为水平井射孔分布优化设计提供了新方法。     

稠油集输系统生产运行优化研究

稠油中的胶质、沥青等含量高,具有黏度高、含蜡量高、易凝固等特点,开采难度较大。随着油田的不断深入开发,现有稠油集输系统中的外输泵、加热炉等设备的工艺参数与设计参数差别较大,造成实际工况偏离设计工况,导致稠油集输系统运行效率大大降低。以稠油地面集输系统为研究对象,以生产运行费用最小为目标函数,以稠油进站温度、进站压力、掺稀比、介质流量等作为约束条件,建立稠油掺稀降黏生产运行参数优化数学模型,并根据模型特点,利用lingo软件进行编程求解优化数学模型。利用优化数学模型对稠油集输系统生产运行参数进行优化,与优化前相比,节约费用7.438%。     

分层采气多目标优化模型配产研究

为了对分层采气工艺的配产方法进行系统研究,首次把可同时考虑多目标、多约束条件的多目标优化配产方法应用到分层采气工艺上。结合涩北气田的实际情况,对于3层油管分采工艺,可以认为天然气从储层到井底的流动是多压力系统(相当于多井生产),从井底到井口的流动是单压力系统(相当于单井生产),以产气量最大、稳产期最长、稳产期产出程度最大作为优化目标,建立了多目标优化模型,并给出了模型求解方法。应用实例表明,分层采气多目标优化模型配产方法尽管求解过程复杂,但方法可行,结果可靠。     

遗传算法用于蒸汽吞吐井注采参数的优化设计

建立了一套蒸汽吞吐注采参数快速整体优化设计的方法．并编制了相应的软件。该方法以周期采油量计算为基础,以周期平均日收益最大化为优化目标,以遗传算法为手段,对注汽压力、注汽干度、注汽速率、周期注汽量、焖井时间及井底流压进行整体优化设计。鉴于遗传算法快速搜索、整体寻优的特点．该方法可以快速全局优化蒸汽吞吐的注采参数。用该方法对辽河油田冷41稠油区进行注采参数优化设计,并与现场实际资料对比,效果明显。     

崖城13-1气田海南管线HI-REAL清管作业模式

原有的海南管线清管作业模式存在清管效率低、成功率低、成本高、天然气排放量大,段塞流捕集器高液位关停导致供气中断等问题。通过探索并实施以清管球国产化、清管球外径过盈量2%、以海南管线持液量确定清管周期、海上平台发球"三确保"、陆地终端收球"六提前"、发球失效重发增援球等六项措施为主要创新内涵的HI-REAL清管作业模式,从改进清管球和优化清管作业程序两个层面着手,以较低的成本解决了崖城13-1气田海南管线超低流量生产工况下的清管难题,其安全性高,可操作性较强,节能环保,经济效益可观。2018年按照该模式对海南管线实施清管作业累计64次,成功率100%,清管球成本支出下降57%,天然气减排量达到952.96×10~4m^3/a。     

天然气喷射引流装置变工况性能试验

天然气喷射引流技术是靖边气田低压气井开采、实现稳定生产、取得较好开采效果的主要技术,如何选择合适的喷射装置设计参数和运行过程中工作制度,对于装置的长期有效运行非常关键。通过现场试验,研究了高低压气流量和引射率随压力的变化规律,掌握了喷射装置的变工况性能：低压气流量与高压气压力为非单调关系,随着高压气压力增加,低压气流量先增加后减小。现场应用中,需要根据工况性能选择合适的高压气工作压力,引射率变化规律与低压气流量变化规律一致,引射率与低压气压力为近似直线关系,且随着高压气压力的减小,斜率就增大。设计过程中,要充分考虑现场应用井的稳压能力,设计合理的工作压力和流量,以延长喷射装置的应用时间。喷射引流装置变工况性能与装置本身结构参数有关,对于不同的喷射装置需要进行变工况性能分析,并做出相应图版来指导现场生产。     

气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究

随着有水气田的开发，产水气井所占比例逐年增加，准确预测气井的携液临界流量和流速对于气井配产及积液判断有着重要的意义，除了寻找适合本气田的预测模型外，还要考虑最大携液临界流量在井筒中出现的位置。为此，通过对携液临界流量和携液临界流速沿井筒分布规律的研究，认为携液临界流量与沿井筒分布气井的产液量有关，其变化直接改变了井筒温度和压力分布。产液量较小时，井筒的温度损失较大，压力损失较小，温度变化对携液临界流量的分布起主导因素，而随着产液量的增加，温度损失逐渐减小，而压力损失逐渐增加，压力变化逐渐成为影响携液临界流量分布的主导因素；携液临界流量沿井筒分布曲线出现的拐点，就是压力变化起主导因素到温度变化起主导因素的转折点；产液量较大时，最大携液临界流量往往出现在井底。研究表明，在计算气井携液临界流量时要算出沿井筒每个位置的携液临界流量值，并以较大值作为气井的携液临界流量。     

丘东气田修正等时试井优化设计探讨

丘东气田是低渗储层年气田,采用修正等时试井方法较为合理。经在温１井、温８－２６井实施修正等时试井工艺,提出了气井修正等时试井的优化方案,包括等时间隔的选取、延时生产时间的确定、气井产量的确定、生产管径的影响、井筒容积的影响、压力计下深及施工过程 的监测几方面,以供同类气井产能试井借鉴。     

元坝气田低渗透致密砂岩气藏压裂优化技术

四川盆地元坝气田上三叠统须家河组、下侏罗统自流井组砂岩气藏具有埋藏深、低孔低渗、温度高、异常高压、岩性致密、非均质强、破裂压力及延伸压力高等特点,为了解决该类储层水力压裂破裂压力高、施工难度大的难题,对现有的气藏压裂技术进行了以下优化：①研制新的低伤害压裂液体系,其降阻率为72%~79%,对岩心基质伤害率小于17%;②采用集成创新技术,如低应力小相位集中射孔技术、最优前置液多级粒径降低压裂液滤失技术、低砂比造长缝技术、超高压压裂技术、高效返排技术等;③配套140 MPa采气井口,140 MPa超高压设备和地面管汇、高压压裂管串、高压井下工具,将施工限压提高至120 MPa,确保成功压开致密储层。该优化技术在元坝气田现场试验4口井5层次,取得了良好的应用效果：施工最高压力达到118.5 MPa,最大排量5.5 m³/min,平均砂比15%~20%,最大加砂量40 m³,施工成功率达100%;降低了延伸破裂压力,增大了施工排量,增加了人工裂缝长度和宽度,易于加砂,提高了储层渗透率。     

水-剂-空气法处理油田油泥技术的研究

 采用水-剂-空气法对胜利油田油泥进行净化处理。通过实验确定最佳实验助剂,考察浆化液中助剂浓度、空气量、液固比、浆化时间、温度、搅拌速率等对油收率的影响。结果表明,采用YN-1型助剂,在温度60 ℃、浆化液中助剂质量分数为5%、浆化液与油泥质量比（即液固比）为5:1、通入空气量0.4 m3/h、浆化时间40 min、搅拌速率250 r/min的最佳条件下对油泥进行多次平行处理,处理1次后的油收率基本稳定在92.45%左右。对油泥浆化处理2次,然后用适量60 ℃的水洗涤处理后的泥,并气浮10 min,如此重复2次后泥中的残油量能够达到国家规定的排放标准。