探究油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行方案優(yōu)化方法

喬文旗

摘 要 伴隨社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國油田開采邁入到新的發(fā)展階段，在新的階段，為了進一步降低油氣資源開采運輸成本，文章以油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行費用最小為目標函數(shù)，綜合考慮井口摻水壓力、原油站溫度等因素，打造油氣集輸系統(tǒng)運行方案數(shù)學模型，應用序列二次規(guī)劃方法編訂油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行優(yōu)化軟件，制定出科學合理的油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行方案。

關鍵詞 油氣集輸系統(tǒng) 生產(chǎn)運行 方案 優(yōu)化

中圖分類號：TE866 文獻標識碼：A

油田在開發(fā)的中后期，產(chǎn)油數(shù)量、液體數(shù)量和開發(fā)初期的數(shù)量相比發(fā)生了深刻的變化，油品的含水率不斷提升，地面工程系統(tǒng)的負荷率降低，油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)效率降低，系統(tǒng)運行能耗增加。在這樣的情況下，為了降低油氣資源的開采成本，需要相關人員結合實際進一步探究油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行方案優(yōu)化方法，打造優(yōu)化的油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行數(shù)學模型。

1現(xiàn)階段油氣集輸工作開展存在的問題

現(xiàn)階段我國油氣集輸系統(tǒng)在使用的過程中存在油氣消耗過高、能源消耗大、油氣計量混亂等問題。其中，常見的油氣能源消耗主要是指油氣集輸系統(tǒng)在處理油水的時候產(chǎn)生了較大的能源消耗，而出現(xiàn)這種問題的原因是油水處理工作不管是在技術還是在設備上都無法滿足現(xiàn)階段的工作發(fā)展需求，且處理的時候產(chǎn)生了較大的能耗。油氣損耗主要是指在對油氣處理的時候，受設備、管理等因素的限制加劇了油氣資源的揮發(fā)，由此產(chǎn)生了較多的損耗。計量混亂主要是指我國油氣計量工作管理不科學。

2油氣集輸系統(tǒng)數(shù)學模型的優(yōu)化

油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行方案優(yōu)化是建立在實際生產(chǎn)基礎上的，通過調節(jié)生產(chǎn)設備的參數(shù)信息能夠達到降低生產(chǎn)能耗的目的。對于油氣集輸系統(tǒng)的摻水流程可以調整的參數(shù)包含加熱爐的出站溫度、油井摻水量，具體數(shù)學模型構造如（1）所示。其中，H是泵的揚程向量，T是流體從加熱爐子中流出的溫度向量，Gm是油井摻水量向量，M是站的數(shù)量，Npi是第i站內(nèi)泵的運行臺數(shù)，Hij是第i站的第j臺泵的出口壓力，Qij是第i站第j臺加熱爐的數(shù)量，Tij是第i站第j座的加熱爐出口溫度，Tijo是第i站的第j座加熱爐的入口溫度，Gij是第i站的第j座加熱爐加熱介質流量，Cij是第i站第j座加熱爐加熱介質的熱容， pij是第i站第j座的加熱爐效率，Kp和Kt分別是常系數(shù)，pwi是油井i位置上的井口回壓。根據(jù)上文的目標函數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，目標函數(shù)是系統(tǒng)運行的能耗費用，公式（1）=（6）分別是動力能耗費用、熱力能耗費用、井口回壓約束、井口摻水壓力約束、原油進站的溫度約束、設計變量取值范圍的約束。

minF（H，T，Gm）

=（公式1）

， （公式2）

， （公式3）

（公式4）

（公式5）

（公式6）

3油氣集輸系統(tǒng)數(shù)學模型應用計算實例分析

應用計算機系統(tǒng)編訂油氣集輸系統(tǒng)運行優(yōu)化軟件，對大慶油田某區(qū)域的油氣集輸系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設計，大慶油田某區(qū)塊原油集輸管網(wǎng)具體如圖一所示。根據(jù)圖一發(fā)現(xiàn)，大慶油田某區(qū)塊原油集輸管網(wǎng)包含一座脫水站、四座轉油站、42座計量站、399個油井，總體產(chǎn)油量每天2.42x103t。在優(yōu)化之前，大慶油田某區(qū)塊原油集輸管網(wǎng)熱水出站溫度是70攝氏度，每口井慘水量是每天24t，基本環(huán)境溫度是零下20攝氏度，天然氣的價格是每立方米0.9元，電費是0.45元/（KW。h）。分析熱水出站在溫度60攝氏度、62.5攝氏度、65攝氏度、67.5攝氏度時油氣集輸系統(tǒng)的運行情況，伴隨熱水出站溫度的提升，油氣集輸系統(tǒng)最佳摻水量和耗電量逐漸下降，但是耗氣量和總體運營成本不斷提升。和優(yōu)化之前相比，油氣集輸系統(tǒng)熱水出站溫度降低10攝氏度，摻水總量每天減少114噸。

4油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化方案

油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化需要改進現(xiàn)有油氣集輸系統(tǒng)的設計。在對油田改造的時候需要做好油氣集輸系統(tǒng)的設計和調整，具體可以從以下幾個方面進行：第一，實現(xiàn)對系統(tǒng)結構的脫水改造，提升放水工藝的先進性。在油氣集輸系統(tǒng)中，放水系統(tǒng)的主要功能和任務是將油田中脫水部分和放水系統(tǒng)密切結合在一起，并在工作運行的過程中密切關注外輸系統(tǒng)的的生產(chǎn)情況和設備運行效率。第二，借助科技力量提升油氣集輸系統(tǒng)運行效率。在社會科技的支持下，我國油田生產(chǎn)技術得到了提升，針對現(xiàn)階段油氣集輸系統(tǒng)發(fā)展存在的問題，需要相關人員應用最新技術形式及時優(yōu)化外輸系統(tǒng)。在油氣集輸操作中，一些油田的生產(chǎn)發(fā)展面臨高峰期之后脫水系統(tǒng)的失衡和運行效率降低的問題，對于這類問題需要相關人員結合實際對脫水處理系統(tǒng)進行重新設計。首先，將已經(jīng)不能運行的脫水系統(tǒng)轉變?yōu)榉潘荆⒐艿乐写嬖诘脑瓦\輸?shù)较乱粋€脫水站中，并根據(jù)當?shù)貙嶋H情況來調整優(yōu)化布局，提升脫水處理效率。第三，優(yōu)化過渡集油系統(tǒng)。為了能夠實現(xiàn)減極性布站的目的，需要對原來的集油網(wǎng)絡進行重新設計和 規(guī)劃，通過這種方式增大原來油井集油半徑，從而將原來系統(tǒng)的三級站點轉變?yōu)閮杉壵军c，通過這種方式減少油氣集輸系統(tǒng)的運行成本。

5結束語

綜上所述，文章以系統(tǒng)能耗最小化為發(fā)展目標，根據(jù)算法要求打造了原油集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運行參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型，該模型的設計是一種非線性數(shù)學規(guī)劃模型，根據(jù)模型的結構特點，以具體實例分析了優(yōu)化設計結果，對大慶油田某區(qū)塊原油集輸系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化，得到和優(yōu)化之前相比，油氣集輸系統(tǒng)熱水出站溫度降低10攝氏度，摻水總量每天減少114噸的結論。

參考文獻

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