[发明专利]油田集输系统优化设计方法及装置

说明书

本发明提供一种油田集输系统优化设计方法及装置，包括：根据集输半径、站管辖下的油井数目、站场处理规模和站场管辖油井管线长度总和，确定增压站的初始位置；根据站场管辖油井管线长度总和和加权系数，对增压站的初始位置进行优化，以获得增压站的优化位置；根据增压站的优化位置和各油井位置，确定串联管网的最优拓扑形式，以使站场管辖油井管线长度总和最短；根据最优拓扑形式，确定管线的管径和壁厚参数。上述方法及装置可以为串联管网集输系统的站点布局，为管线连接和参数的优化设计及规划提供一种客观方法和理论依据，避免了以往凭借个人经验和习惯等主观确定的不足，有助于降低集输系统建设投资和运行费用。

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，尤其涉及一种油田集输系统优化设计方法及装置。

背景技术

油田地面油气集输系统是油田产能建设地面工程的骨干工程之一，其投资一般占整个地面工程的60％～70％，主要为管网和集输站场的投资。同时，油气集输系统的热能和动能消耗很大，一般占原油生产总能耗的30％～40％。因此，集输系统的优化设计对于降低投资、降低运行费用是非常重要的。

长期以来，在设计地面集输系统建设方案时，站点布局、集输管道连接关系的确定主要依靠人的主观判断。虽然国内外有一些软件可以实现对管网的模拟计算，但都是在已有管线信息的基础上进行的。例如油气管网多相流计算软件PIPEPHASE、集输管网仿真模拟计算软件PIPELINE、复杂管网水力计算软件PIPENET等软件可以对管网的水力、热力进行计算，可以在已知站点布置和管网信息的基础上进行模拟计算，在一定程度上能够帮助设计者进行管网设计。但是对于新建油田来说，管网尚未形成，要想利用这些软件，则要先对管网及站点布置进行规划设计，而这些设计往往是通过经验、个人主观确定，不一定是最优的。

从上世纪80年代开始，国内开始进行集输系统的优化设计方面的研究，经过长期努力取得了显著成果。最初只是解决简单的局部优化问题如计算最优管径问题，采用算法简单，实用范围比较小。随着计算机技术和最优化技术的发展，优化目标由单目标逐步过度到多目标优化，例如在进行管网系统的规划设计时，往往要针对降低管道投资,确保管道安全运行，降低管道水力热力能耗等多个目标进行优化。优化问题的研究范围逐步扩大，扩展到解决多变量全局优化问题。优化算法也由传统的分支定界算法、分级优化法、动态规划法等逐渐向禁忌搜索(TS)、模拟退火(SA)遗传算法(GA)、人工神经网络(ANN)等智能化优化算法发展。

由于以往油田集输系统管网形式多是环状管网和星形管网，即以计量站、转油站和联合站以及管网构成的集输形式，因此以往的优化研究主要是针对这两种管网形式。近些年来，随着地面工程优化简化技术的推广，集输系统串联管网开始推广，取消计量站，油井串联连接进入接转站或联合站，新建油田地面集输系统大量采用了串联管网形式，目前还未有专门针对这种管网形式的优化设计方法。

发明内容

本发明提供一种油田集输系统优化设计方法及装置，用以解决现有技术中没有专门针对串联管网进行优化设计的技术问题。

本发明一方面提供一种油田集输系统优化设计方法，包括：

根据集输半径、站管辖下的油井数目、站场处理规模和站场管辖油井管线长度总和，确定增压站的初始位置；

根据站场管辖油井管线长度总和和加权系数，对增压站的初始位置进行优化，以获得增压站的优化位置；

根据增压站的优化位置和各油井位置，确定串联管网的最优拓扑形式，以使站场管辖油井管线长度总和最短；

根据最优拓扑形式，确定管线的管径和壁厚参数。

进一步的，根据集输半径、站管辖下的油井数目、站场处理规模和站场管辖油井管线长度总和，确定增压站的初始位置，具体包括：

以集输半径、站管辖下的油井数目和站场处理规模为约束条件，以站场管辖油井管线长度总和最短为目标，建立油井最优分组目标函数；