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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

求解天然气管网运行优化问题的TDDP算法

由于天然气管网运行优化问题的非线性和非凸性,且包含了管道流量和节点压力这两种连续变量,使得求解该问题非常困难。由于动态规划算法(DP)以及由其改进形成的非序列动态规划算法(NDP)对问题的非线性和非凸性不敏感,并且可以得到全局最优解,因而得到了广泛的应用。但是DP算法只能求解长输管道运行优化问题,NDP算法虽然可以求解天然气管网运行优化问题,但是受到管网拓扑结构的限制。在分析DP和NDP算法本质的基础上,文章提出了一种基于树分解的动态规划算法(TDDP),即利用树分解先将原问题划分成为若干互相关联的子问题,再利用DP算法求解子问题。通过与遗传算法的对比,TDDP算法具有较高的计算效率和结果最优性。     

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。     

灰色优化理论模型在石油钻机优选中的应用

通过构造“理想方案”和“负理想方案”，根据灰色关联度定义，运用扩层的最小二乘方准则建立目标函数，提出了一种用于多目标决策的灰色优化理论。用川东矿区４种类型钻机统计资料，说明了该模型在石油钻机优选中的应用，与其它方法进行对比，得到一致的结果。     

冀东油田天然气集输管网系统的优化

冀东油田天然气集输管网系统通过优化措施,提高了天然气集输系统的处理能力。先导试验站的设计处理能力由80×104m3/d提高至110×104m3/d(陆岸终端联合站的设计处理能力)：增大了天然气管网下游用户使用量,建设了20×104m3/d的DNG加气站;增加了天然气外输增压设备,及时协调下游天然气使用单位,保证气相压力平稳,保证了三相分离器压力操作压力控制在0.4 Mpa左右,从而保证了各采油队外输汇管压力在05～0.6 MPa之间,实现了降级井口回压的目的。     

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文章介绍了标准气在天然气分析测试中的作用和国外的发展动向，管输天然气质量指标，我国天然气气质标准和天然气分析测度用标准气的量质传递系统。对发展我国天然气分析测试用标准气提出了几点看法：①尽快建立我国的可溯源至其准的标准气量值递系统；②进一步形对分压不的研究；③开展标准气与国际通用标准气的互换性试验和重现标准气制备技术的发展。     

LNG轻烃分离流程的优化研究

能源、环境问题已经日益成为制约我国经济可持续发展的一个瓶颈,为了优化能源结构,我国开始大力从国外进口液化天然气(LNG)。LNG汽化时会释放出大量的冷量,充分高效地利用LNG的冷量,不仅有利于节约能源,创造巨大的经济效益,而且可以减少LNG汽化过程对周围环境造成的冷污染。     

灰色系统理论处理方法在储层物性,含油性评价中的应用

利用灰色系统理论，研究出储层物性，含油性评价方法、技术及软件。其特点是具有单序列加权和多元归一预测性质，其多元加权归一系数可以综合表达储层各种特征和性质的定量关系。适用于非线性、非指数或者非对数分布，计算工作量小；具有较高的标准化、自动化和速度；灵活，简便，易于在各油气田中推广应用。文中介绍了这一分析方法、程序的处理过程、应用实例及效果。     

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松辽盆地深层存在多套有效气源岩，导致多源天然气混合成藏的现象非常普遍。由于无法直接获得单源气，混合天然气比例的确定是始终没有能解决的难题，这在一定程度上制约了松辽盆地深层天然气的勘探。为此，研制了密闭撞击式岩石吸附气制备仪。针对松辽盆地深层大量高成熟—过成熟源岩样品的实验结果证明，制备的源岩吸附气可以近似地作为单一来源的天然气。用C₅～C₇重烃化合物组成的指标和甲烷碳同位素值，建立了混合气藏中各种来源气所占比例的计算方法。用该方法对松辽盆地北部徐家围子断陷昌德气田3口井天然气的混合比例进行探索性研究，获得了基本可信的定量结果：该井区65%～75%的天然气来源于沙河子组和火石岭组气源岩，其余部分来自登娄库组、营城组和盆地基底石炭—二叠系地层。     

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介绍滚动神经网络模型和有序导数概念，讨论网络的实现过程，提出了迭代滚动递推ＢＰ神经网络的天然气产量预测模型，通过验证表明：该模型计算结果达到了数值模拟的精度，可预测新区的天然气生产能力。     

天然气中金刚烷类化合物的检出及其应用

采用天然气重烃富集及MID/GC/MS分析技术,从天然气中检测出单、双金刚烷类化合物,并根据琼东南盆地生油岩中金刚烷指标与镜煤反射率(R°)的实测值,建立了双金刚烷指标与镜煤反射率(R°)数值对应关系。这对研究莺－琼盆地油气成熟度无疑是一个具重要意义的探索。      

天然气生成动力学模拟及其地质应用

天然气形成、运移和聚集的定量化研究是当前国际上研究的热点。文章介绍了天然气生成动力学模拟借助热解实验数据，获得油气生成动力学参数的方法。结合具体盆地演化史，能定量地预测盆地天然气组分和碳同位素组成，恢复天然气的成藏史，最近的发展则以生烃动力学模拟实验和色谱同位素比值质谱（GC-IRMS）的结合作为标志。黄金管限定体系是目前开展封闭体系下天然气生成实验较理想的实验设备，该体系下正十八烷的裂解动力学研究表明：地质条件下饱和烃很难直接裂解生气，在原油族组分中生气潜力小于沥青质、非烃，甚至芳烃化合物。     

应用天然气藏的地质地化特征综合判断天然气的成因

甲烷及其同系物的碳同位素组成有助于判断天然气的成因。本文总结了前人的工作及取得的成果,同时指出了各种方法的不足。作者认为,只有把地球化学解释与详细的地质解释结合起来,才能真正了解天然气的成因,只根据地球化学解释可能会得出错误的判断。本文用三个实例阐明,如果要真正搞清天然气的源岩及其成熟度,了解气藏的形成过程,就必须把地球化学解释与详细的地质解释结合起来。     

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将油（气）藏看作一个系统，而将产量认为是对系统的激励信号（输入信号），那么压力则为系统的输出信号。输入信号和输出信号之间的关系，隐含着油（气）藏系统内在的信息，如储层和油（气）藏结构、单井控制面积以及井的状况等综合信息。将气井生产记录资料进行适当的统计作为模式特征，输入ＢＰ神经网络，通过向模式学习，ＢＰ网络便可将生产资料所隐含的信息以权矩阵的形式记录下来。应用ＢＰ网络做动态分析和储量计算，以气井日常生产记录资料为基础，计算单井动态储量，并预测气井未来的生产动态。实例证明该方法可行。该方法的应用为利用大量的井口生产记录做了有益的探索。     

岩石吸收品质因子在天然气运移封闭研究中的应用

超声波在岩石中的衰减特征通常用岩石吸收品质因子(Q值)来表征。Q值可以作为反映岩石物性的综合参数之一,Q值的对比可以判断油气有利的疏导和封闭方向,可以作为储层和盖层性能评估的指标之一,可以作为研究天然气生、储、盖组合的一种重要辅助手段。选择华北克拉通盆地南缘下寒武统已确认的天然气生、储、盖岩石组合,利用超声波探测,探讨了Q值在研究天然气运移封闭过程中的意义。