多准则多约束水平的油田措施结构优化模型及应用

针对油田开采系统的各种复杂因素和在油田开发规划时资源约束水平可能是不确定的或有多个决策者参与决策的问题,利用多目标线性规划的扩展理论和方法——多准则多约束水平线性规划的理论和方法,研究了油田的措施产量优化分配问题。建立了以措施产油量最大、措施的总效益最好为目标,以在不同资源约束水平下的措施产量、费用和工作量为约束条件的油田措施产量分配的优化模型。与以往的模型相比,该模型的约束条件的右边是不固定的。根据模型的特殊性,提出利用多准则多约束水平线性规划的内点法求解,即按约束水平的个数将模型拆分成相应个数的多目标线性规划,利用多目标线性规划的内点法求出对应的非劣解,最后求出原模型的解。实例研究结果表明,笔者建立的模型和提出的解法可成功地解决油田措施增油阶段的资源约束水平不固定或发生变化时,油田的措施产量最优分配决策问题,可为决策制定者提供相应的备选规划方案。     

多准则多约束水平的油田开发规划产量构成优化模型

综合考虑了多种资源约束水平的不确定性和油田开采系统的各种复杂因素,利用多约束水平线性规划框架研究了油田开发的产量构成优化问题,并建立了油田产量构成优化的优化模型.介绍了按全局产量构成优化分配和按采油厂产量构成优化分配建立优化模型的决策变量、目标函数、约束条件、约束水平、数学模型及求解思路.     

利用最优化方法确定交联聚合物驱各段塞注入参数

利用交联聚合物驱油是一种有效的提高采收率方式,为达到经济有效的驱油效果,合理设计注入参数尤为重要。以投入产出比最小为目标函数,建立了确定交联聚合物驱各段塞最佳注入参数的最优化数学模型,并将其转换为一个带有非线性约束的非线性规划问题,利用Matlab优化工具箱的fmincon优化模块对其进行了求解,并利用数值模拟方法对所求得的最优解进行了验证。     

遗传算法与惩罚函数法在油田开发规划中的应用

主要针对油田开发规划优化模型中的产量分配优化模型的求解方法，进行了讨论。遗传算法和惩罚函数法作为通用、高效的优化算法，已应用到工程计算的各个领域。然而传统算法通常只适用于目标函数和约束条件函数可微的情况，而且不能保证求到全局最优解。文中把“遗传算法＋惩罚函数法”的通用方法，应用于油田开发规划中，它非常适合于求解复杂的非线性规划问题。此算法既克服了传统优化算法的不足，得到较为理想的全局最优解，同时也改善了遗传算法的局限性。     

油田优化配产的区间线性规划模型

油田优化配产即油田企业对二级单位的产量、成本等进行优化配置,实现指标分解和整体效益最大化。油田配产涉及的规划总产量、规划总成本及二级单位的单位生产成本等参数往往具有不确定性,但均可用区间数表示。对区间线性规划模型的各种转换形式进行综述,给出了统一的确定型参数线性规划转换形式,定义了区间线性规划的λ-α水平解,并给出具体求解步骤。分别以产量最大化、成本最小化和利润最大化为目标函数,兼顾油田企业规划总成本、总产量及各二级单位生产能力上下限等约束,建立了油田优化配产的区间线性规划模型,给出了对应的确定型转换形式。SL油田优化配产实例表明,提出的油田优化配产区间线性规划模型理论基础成熟,求解简单易行,为油田配产提供了新的、更加接近实际的思路。     

输热管道双层保温具有温度约束时的经济厚度计算

根据传热学和经济学原理,建立了输热管道双层保温具有温度约束时的最优目标函数和约束条件采用内部惩罚函数法对该不等式约束最优化问题进行求解,最后给出了计算实例。     

灰色系统中的非线性规划问题

对灰色系统中的非线性规划问题包括灰色无约束非线性规划问题,灰色约束非线性规划问题及非线性规划问题的Lagrange方法进行讨论,并给出了各类灰色非线性规划问题的解析求解方法。     

面向MES的炼油厂调度建模策略研究

基于建模平台PS(Production scheduler),以炼油厂作为研究对象,以效益类和绩效类目标结合的多目标规划建立润滑油调度模型,并用分支定界法、线性规划方法进行求解;在包含性质约束的汽油调和模型中,以路径层和性质层分解的策略分别建立混合线性规划模型和不包含整型变量的非线性规划模型,在性质层模型求解中运用SLP(连续线性规划)方法求解.建模、求解和仿真结果证明,以线性规划为基础、对象化方法为思路、结合分层次的分解策略建立离散时间调度模型的多目标规划方法,适用于建立炼油厂各关注重点的局部模型和全厂模型,结合分支定界和SLP的线性规划求解策略,适用于大规模调度模型的求解.     

多源油田注水系统运行调度优化

大庆油田注水系统一般是由多个注水站相互连通共同组成的十分复杂的压力系统,目前该系统普遍存在注水效率较低、能耗较高的问题,进行系统的运行调度优化是解决该问题的一项重要技术途径。以注水能耗最小为目标函数,水力平衡约束、注水量约束、注水压力约束等为条件,建立了注水泵排量优化和开停方案优化2个问题的数学模型,分别采用惩罚函数法和混合遗传算法进行求解,编制成相应的注水系统运行优化调度软件,在实际应用中取得了降低注水单耗0.32 kW.h/m3,节约耗电量2.32×104 kW.h/d的经济效益。     

大规模多目标线性规划的新算法及其应用

本文提出了求解大规模多目标线性规划问题的一种新方法。该方法考虑了决策者的知识、经验和思维方式,通过人机交互过程完成了多目标折衷。该方法遁过引入罚系数构成增广拉格郎日函数,将一个线性规划问题变为一个非线性规划问题来处理。该方法利用大系统的分解协调原理对决策空间进行了分解,使原问题的求解规模大大减小。该方法具有所需计算机内存容量少、收敛速度快等优点。将该方法应用于某大型化工企业的生产计划优化模型。运算结果表明可取得显著的经济效益。     

考虑工程设施约束的海上油田群产液结构优化模型及其应用

海上油田群进入高含水期后单井产液量增大,而工程设施处理和外输能力有限,在现有工程设施约束下合理分配油井产液量,优化油田群产液结构,对于改善油田开发效果具有重要意义。本文考虑各个平台及整个油田群生产设施处理和外输能力,采用广适水驱特征曲线对单井开发指标进行预测,以净现值(NPV)最大化作为优化目标函数,建立了海上油田群产液结构优化模型。利用增广拉格朗日函数法,将约束优化模型转化为无约束优化模型,然后采用G-SPSA算法最大化增广拉格朗日函数,实现无约束优化模型的求解。油田群应用结果表明,本文方法能够有效改善油田开发效果,对高含水期油田群挖潜具有一定的指导意义。     

解一类组合优化问题的新方法

混合LT法是解决一类组合优化问题的新型方法.这种方法将等式约束用Lagrange方法来处理,将0-1约束用罚函数或障碍函数来处理.文章根据这种新型方法的构造框架,设计了求解一类组合优化问题的一种通用新方法,该方法可以使等式约束自动满足,0-1约束逐步满足.并且对新方法做出收敛性分析,给出了收敛性的必要条件.最后进行了计算机模拟实验,结果说明这种方法是可行的和有效的.     

平板网架结构模糊优化设计在海洋工程中的应用

考虑约束条件边界的模糊性,建立了平板网架结构模糊优化设计模型。对模糊优化模型中的设计变量、目标函数和约束条件进行了模糊处理。针对网架结构的特点,用模糊优选法确定约束条件边界容差系数,由界限搜索法求解模糊约束集和模糊目标集之交集的最优水平截集λ*,进而求得模糊优化问题的最优解。算例结果显示了考虑模糊因素进行优化设计的经济性和可行性。     

自适应网格直流电阻率三维反演

采用基于模型灵敏度信息的非结构化自适应网格算法生成面向反演需求的高质量网格,并进一步开展直流电阻率三维反演研究。模型灵敏度作为地下模型改变量对观测数据集总体响应的度量,以其为依据进行网格优化,可生成高质量网格,以降低反演对模型正则化约束的依赖性,提高反演效果。反演采用四面体单元构造基于最小结构的正则化反演目标函数,通过高斯-牛顿法优化求解,采用稳定双共轭梯度法求解高斯-牛顿方程,实现了三维直流电阻率法的稳定反演。最后,理论与实测数据反演证明了本文方法的有效性。     

基于改进同步策略的PE多牌号切换优化

大型PE生产中,同一装置往往承担着不同牌号的生产任务,且牌号生产过程具有典型非线性,传统操作模式下牌号切换过渡过程较长,产品质量不稳定。同步策略算法是解决大规模复杂非线性优化问题的有效方法,然而常规同步策略算法没有规定微分变量在有限元端点处的可导性。提出了一种改进的同步策略算法,通过对微分状态变量在有限元端点处施加导数约束,提高了算法的求解性能;其次,对于NLP问题,采用罚函数自由的非单调线搜索内点SQP算法,避免了罚函数及罚因子的选取对最优结果的影响。此外,在牌号切换目标函数中引入了路径约束和露点温度等冷凝操作约束,实例证实了该方法的快速稳定性和求解准确性。     

复杂重磁异常多阶段决策的最优化反演

用常规的阻尼最小二乘法和广义逆矩阵法反演由多个地质体产生的复杂重磁异常，往往不收敛，采用非线性规划的多阶段决策方法对目标函数作小波多尺度分解，由大尺度到小尺度逐次反演，消除了目标函数的冗余度，并克服了目标函数的复杂性，实践表明，多阶段决策方法能解决由多个地质体产生的复杂的多峰值异常的最优化反演问题，并且通过多尺度分解目标函数来搜索极小的过程是合理和收敛的，运用这一方法成功地处理和解释了某油田火成岩体分布问题。     

阿基米德螺线双驴头抽油机优化设计

双驴头抽油机优化设计是一个具有不等式约束多目标函数的非线性规划问题。在建立双驴头抽油机优化设计数学模型中,综合考虑到各项指标对抽油机总体性能的影响,选用“以能耗低、质量轻、综合性能指标要好”为寻优目标,在约束条件方面主要解决干涉问题。寻优算法运用直接求非劣解的概念,借用枚举和直接方法进行寻优,提出了根据各目标函数的重要程度及变化程度选择最优解的原则。用该优化方法对12－5－48HB型后驴头为阿基米德螺线双驴头抽油机进行了优化设计,并对优化结果和后驴头为三段圆弧的双驴头抽油机及游梁式抽油机进行对比分析。     

石油化工产品结构的优化

在以技术、经济可行性或某种特殊要求为基础建立的产品超越结构中,以正常年毛利最大为目标,建立了求解最优产品结构的变系数线性规划数学模型。应用网络拓扑分类序列法、产品成本估算法、稀疏矩阵存贮法、线性规划单纯形解法以及蒙特卡罗模拟,建立了解算化工产品结构最优化问题的软件系统。由于投资、成本与产量之间存在非线性关系,因此变系数模型增大了优化结果的可靠性。本法可用于类似的化工项目的产品网络的优化及敏感度分析。     

定向井待钻井眼轨迹最优化设计方法研究

明确拽出了现有定向井待钻井眼轨迹设计方法的不足之处,即设计出来的井眼轨迹不能确信为一条最优的轨迹或可行的最优待钻轨迹。首次将定向井待外事井眼轨迹最优化设计总理２归结为非线性不等式约束下线性目标函数的非线性规划问题,并序列无约束极小化方法－－ＳＵＭＴ混合法进行优化计算。     

装置加工费与加工量非线性函数的处理方法

由于装置加工成本和加工量之间的函数关系是非线性的，因此炼油和石油化工生产计划优化模型也变成非线性规划模型，不能直接用线性规划求解。本文提出了将非线性成本函数分段线性化，再用δ方法建立线性混合整数规划数学模型，并用此软件进行求解。还介绍了无混合整数规划软件可用时，用线性规划软件进行求解的案例分析法。