[发明专利]一种集输管网设计方法及装置

说明书

本发明提供一种集输管网设计方法及装置，包括：接收设计参数，所述设计参数包括：地形参数、经济参数和技术参数；根据所述设计参数生成双层不均匀网格，所述双层不均匀网格能够表征确定集输管网的拓扑和节点之间的路径；根据预设规则和所述双层不均匀网格判断是否可实现集输管网设计结果；以所述设计参数为约束条件，以最小总施工成本为目标函数，建立MILP模型；根据所述双层不均匀网格，对所述MILP模型求解，得到集输管网设计结果。上述方法及装置考虑了水力计算和经济流速，更能够反映实际的集输系统实际的情况，通过地形参数、经济参数和技术参数就能得到最优的集输管网设计方案，能够指导油气田的工程建设，减本增效。

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，特别涉及一种集输管网设计方法及装置。

背景技术

石油和天然气作为重要能源在现代全球经济发展中起着至关重要的作用。近年来，石油和天然气需求不断增加，因此越来越多的油气田被规划和建设以确保供应。地面集输管网用于油气田生产过程中的油气输送，由井场，管道，压力设备和中央处理设施组成，其具有管网连接结构庞大而复杂的特点，这使得其建设成本占整个油气田投资的很大比例。成本的高比例凸显了优化集输拓扑结构和工艺参数的重要性，这将极大地影响油气田生产的效率和利润。以往集输管网的设计往往依赖于经验丰富的设计师，费时又费力，且不一定具有优化效果，因而大量学者开展了集输管网优化设计研究，其目的在于寻找一个具有安全的拓扑结构、最高的传输效率和最低的建设成本的集输管网。然而已有的文献常常采用分级优化策略，并不能保证得到全局最优解；此外，忽略了优化设计过程中的水力计算，仅仅考虑距离最短或者集输半径，往往造成所设计的管网与实际严重不符，甚至原油和天然气无法顺利从井口流动到中央处理站。

集输管网设计的问题复杂性，使得很多研究者试图运用分级优化的策略对油气田集输管网优化设计进行研究。其主要核心思想是将问题分解成多个子问题分阶段求解。连续空间中的星枝状管网优化设计分为了井组划分、阀组最优位置确定、树枝形管网布局优化、集气站最优位置确定和管径优化五个子问题，前四个为布局设计子问题；离散空间中的星枝状管网布局设计分解为离散空间井组划分、树枝形管网布局优化和集气站最优位置确定三个子问题；枝枝状管网布局设计分解为网络空间井组划分、树枝形管网布局优化和集气站最优位置确定三个子问题。三类管网布局设计的后两个子问题完全相同，可采用基础形态管网的布局设计方法进行求解。

采用分级优化设计策略，将离散空间星枝状管网和网络空间枝枝状管网优化设计分解为多个子问题，分阶段的实现管网优化设计，首先确定阀组数量、阀组位置以及井阀间连接关系(阶段1)，然后确定阀组间连接关系和集气站位置(阶段2)，最后确定管径等参数(阶段3)，然而，前阶段的优化质量直接影响后阶段的优化结果。因此，分级优化可以得到较优的可行设计方案，但无法获得系统最优解，在未来的研究中，应该可以考虑不同阶段的多参数联合求解，开展多级管网的多参数整体优化设计研究工作。

现有技术中，运用图论算法来开展油气田集输管网优化设计研究，优化模型构建上主要包含以下内容：1)目标函数为建设费用最低；2)井式约束：每口气井仅能隶属于一个阀组，阀组的辖井个数存在上限；3)距离约束：气井到阀组间的距离不能大于集输半径；4)阀组集气量约束：连接到阀组的气量存在上限；5)其他约束：决策变量的取值约束，阀组可设定的可行区域约束。