原油集输系统地面设施布局的优化

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第17卷第2期抚顺石油学院学报Vo117N021997年6月JOURNALOFFUs1TUNPETROLEUMINS1TTUTEJtⅡ1．1997原油集输系统地丽设施布局的优化木原油集输系统是油田地面生产系坑的棱心，它与注水、集气和输配电等系统一起构成了庞大的生产体系．原油集输系统在油田地面建设投资中占主导地位，在原油生产过程中的消耗也主要集中于此．因此，该系统的规划设计在油田地面建设中显得尤其重要．原油集输的主要任务是从井口收集油井的产物把它们送到计量站转油站．联合站进行计量，分离和净化等．在油田，油井按一定的几何规律分布于某

2、油区，由于井位的确定要服从于地下，所以这个规律并不很严。原油集输系统的地面建设工程就是要建设一些生产设施，用管线把它们连接起来，在油田称之为站外管网．我国普遍采用二级或三级射状管网布站．集输流程有单管、双管掺水和三管伴热等流程．由此，构成了灵活多样的生产系统．布局的不同，流程的差别对本系统的建设投资和运行消耗将产生直接的影响．1系统分析原油集输系统是一个复杂的系统．一个规划方案的优劣有多种评价指标，最常用的是考虑建设费与营运费的综合指标．在规划设计中需要考虑确定各级站冉勺规模设备选型、管网布局，选择工艺流程和确定工艺参数等一系列问题．并使之与综合指标相关联．综合指标包括两个主

3、要部分．即地面建设投资和生产营运费：E-=丘+ET0(1)建设投资中包括各种站的建设规摸和数量的投资，各种管道的建设投资：E=c1I+EC2I五(2)1i-I对于某个确定的油区．其总产量可知，站的规模与丘有关，需优选站的规模(处理能力)．当站的规模选定，站数亦被确定，各类臂线总长度仅与站的位置有关．站址也能影响E，当站址最佳时。各类管线总长最短故管线投资最少．营运费包括各个站的耗电．耗热和一般杂费．收祷日期：l996—10-18非者：男，41岁，耐最授。·斌项目荻吉球省科技进步二牛美．维普资讯http://www.cqvip.com第2期于选．原油集输系统盹面殴施布局韵优化4

4、5：兰．+F^．+C当站的规模确定以后就能按指标计算c在生产中，消耗于站内的能量可以认为只与站的规模有关，而消耗于站外管线上的能量与管线的长度有关．当各类管线总长最短时，其能耗最少．站的规模和站址确定以后，影响综合指标的因素还有工艺流程及生产工艺参数．因此，还需要工艺优化设计。。2数学模型及其解法原油集输系统因其复杂性不能用简单数学关系描述，也投有单一的算法可用于求解．田此，本文在遵循优化原则和现场实际的前提下，采用策略寻优．通过以上的分析，可以看出原油集输系坑在设计的不同阶段需要考虑不同的目标函数，因此本系统的优化是多目标优化问题．由于不同的目标发生在不同的阶段，所以考虑构

5、造成分层次优化模型．把本系统的优化设计过程分为3个层次：(1)系统优化：以综合指标为目标函数．优选各级站的规模和站数的组合方案．把每个选定的方案传给布局优化．_玎地o。(4)(2)布局优化：在给定站规模的基础上．以各类管线总长度为目标函数。优选各级站的站址．把布局方案传给工艺优化．㈨诽(x)【5)(3)工艺优化：在给定规模和布局的基础上，以管线建设投资和营运费为目标函数．优选各类管线规格工艺流程和站内的主要设备及工艺参数．㈨镶o。(6)完成一个系统方案的寻优过程返回到系统优化阶段作下一个系统方案的计算．凡，R．．R分别是(砧，(埘．(的最优解集合，此模型有解的前提是RRR：非

6、空．1布局方案的最优性条件布局优化是在确定各级站的规模基础上，以各级井、站间的加权距离之和最短为日标函数，优选各级站的站址及井站的隶属关系．油田上的井以一定的几何规律分布于油区内，由于井位受勘探的约束，所以地面上的井位规律也并不很严格．把并的分布看作在二维平面上任意分布的点系Ⅳ，通过对该点系外缘点的连线可以使围成的区域为凸多边形n．设各井的产量为g在n中，各井的位置和产量构成了类似于质点系的系统，这里称为产量系统．以井的产量乘以它到某点的距离，称之为产量距离．可以证明，n的产量中心就是O的产量距离和的最小点即：’rC一曲dd口‘c7)维普资讯http://www.cqvip.

7、com46抚顺石诎学院学报第17卷如果各井的产量相同，则点(就是区域内各井到某点距离和的最小点。对于二级布站，其产量距离和为：畦暑l蓦ll式(8)中，，已知，x，和墨Y未知。可以证明，只要全都大于零，则d为严格凸函数。各计转站与其所属的井、联合站与所属的计转站所包络的区域均为凸集，而且整个油区也是凸集，所以问题mh-1d2是凸规划，有全局最优解．对于三级布站，其产量距离和为：主偿硼Gj1’I——+√(x一+O—G}(9】J同样可以证明是凸函数，问题m缸也是凸规划，亦有全局最优解。2,2井．站隶属关系问题