考慮凸形障礙物的天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃研究

【摘要】：天然氣集輸工程是繼油氣藏勘探、開發(fā)和氣田開采之后的一個非常重要的生產(chǎn)階段。集輸系統(tǒng)投資一般占整個油田地面工程的60%—70%,占整個油田工程的40%左右,因此對該系統(tǒng)進行優(yōu)化會取得顯著的經(jīng)濟效益。但是鑒于整個集輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的復雜性,所建立的數(shù)學模型只能是在一定程度上的近似;如何提高數(shù)學模型的精度一直是廣大管道工作者追求的目標,本文的研究目的就是在以往的研究基礎(chǔ)上使模型與實際情況更加接近,提高集輸管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計水平。 障礙在集輸管網(wǎng)優(yōu)化的過程中是客觀存在的,其對于規(guī)劃設(shè)計尤其是布局的影響是不可忽略的,如果在一項工程中不考慮障礙的影響,則會降低優(yōu)化效果,使得整個設(shè)計缺乏完善性。因此,在整個天然氣集輸管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的過程中系統(tǒng)考慮障礙因素有著非常重要的現(xiàn)實意義。本文以二級布站方式的天然氣集輸管網(wǎng)為研究對象,考慮凸形面狀障礙和線狀障礙對其規(guī)劃設(shè)計的影響。重點研究管網(wǎng)布局優(yōu)化,然后在此基礎(chǔ)上完成了管道參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。 根據(jù)管道造價和集氣站造價之間的相互關(guān)系,建立了井組劃分模型,該模型最大的優(yōu)點就是在特定的條件下可以一次性完成整個管網(wǎng)系統(tǒng)的布局優(yōu)化,在井組劃分的過程中,通過計算來確定管線的最優(yōu)越障方式,并增加對臨時集氣站位置評價模塊。 將站的選址問題分為優(yōu)化選址和站址評價兩部分,在井組劃分完成后,根據(jù)所建立的數(shù)學模型,分別采用單純形法和禁忌搜索算法求解,同樣增加對所選站位的位置評價模塊。 將干支管網(wǎng)布局優(yōu)化過程分為聯(lián)合站位置的確定和管線最優(yōu)連接方式的確定兩個子過程。在確定聯(lián)合站位置的過程中,考慮天然氣集輸管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化變權(quán)的特點;在確定聯(lián)合站的位置后,借鑒逐步生長法的基本思想,以集氣站之間集氣管線的造價為目標函數(shù),并考慮管段中流量變化的特點,確定最優(yōu)連接方式。 針對集輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型的特點,采用在組合優(yōu)化中應(yīng)用較多的禁忌搜索算法求解,成功的解決了該算法在具體應(yīng)用中建立離散解空間與鄰域解兩個關(guān)鍵性的問題,實現(xiàn)了優(yōu)化結(jié)果的離散化。 在進行理論研究的基礎(chǔ)上,借助計算機對所建立的數(shù)學模型求解,并編制了相應(yīng)的計算程序。結(jié)果表明該程序?qū)τ谛麻_發(fā)氣田的集輸管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作具有指導性作用。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 管網(wǎng)系統(tǒng) 障礙 優(yōu)化設(shè)計 單純形 禁忌
【學位授予單位】：西南石油學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TE832
【目錄】：

• 1． 緒論8-17
• 1．1 我國天然氣管道工業(yè)概述8-9
• 1．2 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化概述9-11
• 1．2．1 天然氣集輸系統(tǒng)概述9
• 1．2．2 優(yōu)化技術(shù)的概述9-10
• 1．2．3 天然氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的必要性10-11
• 1．3 油氣集輸系統(tǒng)最優(yōu)化的研究現(xiàn)狀11-14
• 1．3．1 油氣集輸系統(tǒng)最優(yōu)化的發(fā)展歷史11-12
• 1．3．2 油氣管道系統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢12-13
• 1．3．3 現(xiàn)階段集輸優(yōu)化方法中存在的主要問題13
• 1．3．4 考慮障礙因素的必要性13-14
• 1．4 本文的研究思路及主要內(nèi)容14-17
• 1．4．1 本文的研究目的14-15
• 1．4．2 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 1．4．3 本文的研究思路16-17
• 2． 集氣管網(wǎng)的井組劃分和站址選取17-47
• 2．1 引言17-18
• 2．2 布局優(yōu)化的簡化與計算流程18-19
• 2．2．1 計算方法上的簡化18
• 2．2．2 布局優(yōu)化的計算流程18-19
• 2．3 無障礙井組劃分模型的建立19-23
• 2．3．1 管網(wǎng)系統(tǒng)建造費用的劃分19-20
• 2．3．2 無障礙井組劃分中存在的問題20-21
• 2．3．3 解決方法21
• 2．3．4 管道建造費用模型21-22
• 2．3．5 集氣站建造費用模型22
• 2．3．6 井組劃分的數(shù)學模型22-23
• 2．4 無障礙井組劃分模型的求解23-27
• 2．4．1 求解算法23-25
• 2．4．2 井組劃分計算框圖25-27
• 2．5 考慮障礙的井組劃分27-39
• 2．5．1 障礙的描述及其性質(zhì)定義27
• 2．5．2 穿越障礙的優(yōu)化方法27-28
• 2．5．3 模型的特點28
• 2．5．4 最優(yōu)越障方式的確定28-35
• 2．5．5 站址評價35-37
• 2．5．6 站址的調(diào)整37
• 2．5．7 考慮障礙井組劃分的數(shù)學模型37-38
• 2．5．8 考慮障礙井組劃分模型的求解38-39
• 2．6 考慮障礙的站址優(yōu)化39-46
• 2．6．1 站址優(yōu)化概述39
• 2．6．2 站址優(yōu)化數(shù)學模型39-40
• 2．6．3 模型求解40-46
• 2．7 小結(jié)46-47
• 3． 干支管網(wǎng)布局優(yōu)化設(shè)計47-55
• 3．1 引言47
• 3．2 圖論中的選址問題47
• 3．3 油氣集輸系統(tǒng)聯(lián)合站的選址47-49
• 3．3．1 確定聯(lián)合站位置的原則47-48
• 3．3．2 模型的建立48-49
• 3．3．3 求解算法49
• 3．4 管網(wǎng)連接方式優(yōu)化49-53
• 3．4．1 枝狀管網(wǎng)的連接特點49-50
• 3．4．2 數(shù)學模型的建立50-51
• 3．4．3 模型的求解51-53
• 3．5 小結(jié)53-55
• 4． 集輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化55-70
• 4．1 引言55
• 4．2 數(shù)學模型的建立55-60
• 4．2．1 目標函數(shù)55-57
• 4．2．2 約束條件57-60
• 4．3 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型60
• 4．4 數(shù)學模型的求解60-69
• 4．4．1 條件假設(shè)60
• 4．4．2 數(shù)學模型的特點和難點60-61
• 4．4．3 離散變量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計算法分類61-62
• 4．4．4 離散解空間的建立62-63
• 4．4．5 模型的處理63-64
• 4．4．6 約束條件的處理64-65
• 4．4．7 進站壓力的確定65-66
• 4．4．8 禁忌算法的具體應(yīng)用66-67
• 4．4．9 模型的求解思路67-68
• 4．4．10 禁忌搜索應(yīng)用的兩點策略68-69
• 4．5 小結(jié)69-70
• 5． 程序編制和實例驗證70-92
• 5．1 程序編制70-75
• 5．1．1 運行環(huán)境70
• 5．1．2 程序功能模塊70-71
• 5．1．3 程序簡介71-75
• 5．2 實例計算75-90
• 5．2．1 井場概況及基本資料75-79
• 5．2．2 程序中間各方案比較結(jié)果79-85
• 5．2．3 最終計算結(jié)果85-90
• 5．3 小結(jié)90-92
• 6． 結(jié)論與建議92-94
• 6．1 結(jié)論92-93
• 6．2 創(chuàng)新點93
• 6．3 建議93-94
• 參考文獻94-97
• 致謝97-98
• 附錄1 常用無縫鋼管重量及價格表98-100

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保障天然氣安全集輸    陶文忠通訊員 劉美琴

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石油濟柴雙燃料發(fā)動機研制成功    記者 趙惠

陜京二線：幾組對比映襯北京巨變    本報記者 瞿劍

亞洲首個“鹽穴儲氣庫”投運    沈向陽 趙鶴茂

張欣：激情與氣流一起律動    李素珍

雙燃料發(fā)動機在濟南研制成功    張奇

亞洲最大天然氣處理廠完工    通訊員 曹曉斌記者 楊文禮

天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃研究    袁宗明

高壓天然氣非金屬玻璃鋼管承載能力與應(yīng)用研究    南發(fā)學

川西地區(qū)天然氣管網(wǎng)優(yōu)化及仿真技術(shù)研究    柏毅

考慮凸形障礙物的天然氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃研究    甄寶軍

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基于TDLAS的天然氣泄漏檢測技術(shù)研究    韓小磊

天然氣集輸系統(tǒng)壓力容器角焊縫裂紋檢測技術(shù)研究    張海濤

天然氣集輸系統(tǒng)乙二醇—鹽水體系分析、吸附脫氯及機理研究    萬華

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