单管环状掺水集油系统模糊运行优化研究

论文摘要

掺水集油是保证油田安全生产的重要技术手段,也是耗能巨大的主要生产环节,开展油田掺水集油运行优化研究可以取得显著经济效益。现有研究多采用确定性优化理论方法进行掺水集油运行参数的优化设计,但由于掺水集油生产的工艺界限存在着一定的模糊性,仅以确定性优化方法会造成部分优化信息的缺失。兼顾掺水集油生产中的模糊性质,开展原油集输系统模糊运行优化研究对于节能降耗、增强优化方案适用性具有现实意义。本文首先分析了单管掺热水流程管网结构特点,给出了管输水力、热力计算模型。在此基础上,建立了基于广度优先搜索(BFS)的管网参数计算方法,结合该方法的遍历性,实现了单管掺水节点参数和工艺参数的有效计算。该方法具有计算准确、易于实现等优点。其次,以集油系统动力能耗最低和热力能耗最低分别建立了目标函数,以掺水泵的扬程和压力、加热炉的供热温度等为决策变量,考虑管流流动特性、温度限制、压力限制等为约束条件,建立了单管环状掺水集油系统确定性多目标运行优化数学模型。通过线性加权方法将多目标优化转化为单目标优化,进而采用序列二次规划方法进行了求解。再次,在确定性集输系统运行优化的基础上,考虑单管掺水流程集输参数可行边界的模糊性,采用模糊集理论和模糊可靠度方法,构建了井口回压和进站温度的模糊化约束条件,形成了单管环状掺水集油系统模糊多目标运行优化数学模型,结合可行性准则,采用烟花算法进行了有效求解。最后,依托于Visual Studio 2010软件开发平台,采用C#程序开发语言,将所提出的广度优先搜索工艺计算方法、确定性集油系统运行优化理论方法和模糊集油系统运行优化理论方法付诸于程序实现,研发了“单管环状掺水集油系统运行优化平台”。软件实现了对系统管网的图形建模、单管掺水集油系统管网参数计算、确定性参数优化以及模糊参数优化等功能。借助于该优化软件,对某实例区块进行了测算,结果表明,确定性及模糊参数优化都能使集输能耗费用显著降低,分别降低10.5%、11.0%,验证了所提理论方法和编制软件的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 研究的目及和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 集油管网运行参数优化
•     1.2.2 模糊优化研究
•     1.2.3 优化求解方法研究
•   1.3 主要研究内容及技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 集输工艺及节点参数计算方法
•   2.1 单管环状掺水集输流程
•   2.2 水力、热力计算方法
•     2.2.1 物性参数模型
•     2.2.2 流量单元模型
•     2.2.3 管道压力计算
•     2.2.4 温度计算
•   2.3 基于广度优先搜索的节点参数计算方法
•     2.3.1 图的基本理论
•     2.3.2 广度优先搜索方法
•     2.3.3 广度优先搜索管网参数求解
•   2.4 本章小结
• 第三章 单管环状掺水集输系统确定性运行优化
•   3.1 优化模型建立
•     3.1.1 目标函数建立
•     3.1.2 约束条件构建
•     3.1.3 完整数学模型
•   3.2 优化模型求解
•     3.2.0 多目标优化的单目标转化
•     3.2.1 求解方法选择
•     3.2.2 序列二次规划法基本理论
•     3.2.3 序列二次规划法求解流程
•   3.3 本章小结
• 第四章 单管环状掺水集输系统模糊运行优化
•   4.1 模糊集理论
•     4.1.1 模糊集基本理论
•     4.1.2 隶属函数与确定
•   4.2 模糊优化数学模型的构建
•     4.2.1 约束条件模糊化
•     4.2.2 完整数学模型
•   4.3 基于烟花算法的优化模型求解
•     4.3.1 烟花算法的简介
•     4.3.2 可行性准则
•     4.3.3 烟花算法求解
•   4.4 本章小结
• 第五章 集油系统优化软件开发及应用
•   5.1 软件开发环境
•   5.2 软件运行环境
•   5.3 软件总体结构框架
•   5.4 软件功能模块
•     5.4.1 项目管理
•     5.4.2 数据管理
•     5.4.3 图形建模
•     5.4.4 确定性参数优化
•     5.4.5 模糊参数优化
•     5.4.6 辅助功能
•   5.5 应用实例
•   5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章及研究成果目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邹吉洋

导师: 魏立新,杨林

关键词: 单管掺水,模糊优化,多目标优化,广度优先搜索,烟花算法,软件开发

来源: 东北石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 数学,石油天然气工业

单位: 东北石油大学

分类号: O221;TE863

DOI: 10.26995/d.cnki.gdqsc.2019.000178

总页数: 69

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