探究油氣集輸系統生產運行方案優化方法

喬文旗

摘 要 伴隨社會經濟的發展，我國油田開采邁入到新的發展階段，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生產運行費用最小為目標函數，綜合考慮井口摻水壓力、原油站溫度等因素，打造油氣集輸系統運行方案數學模型，應用序列二次規劃方法編訂油氣集輸系統生產運行優化軟件，制定出科學合理的油氣集輸系統生產運行方案。

關鍵詞 油氣集輸系統 生產運行 方案 優化

中圖分類號：TE866 文獻標識碼：A

油田在開發的中后期，產油數量、液體數量和開發初期的數量相比發生了深刻的變化，油品的含水率不斷提升，地面工程系統的負荷率降低，油氣集輸系統生產效率降低，系統運行能耗增加。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生產運行方案優化方法，打造優化的油氣集輸系統生產運行數學模型。

1現階段油氣集輸工作開展存在的問題

現階段我國油氣集輸系統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在處理油水的時候產生了較大的能源消耗，而出現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階段的工作發展需求，且處理的時候產生了較大的能耗。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，由此產生了較多的損耗。計量混亂主要是指我國油氣計量工作管理不科學。

2油氣集輸系統數學模型的優化

油氣集輸系統生產運行方案優化是建立在實際生產基礎上的，通過調節生產設備的參數信息能夠達到降低生產能耗的目的。對于油氣集輸系統的摻水流程可以調整的參數包含加熱爐的出站溫度、油井摻水量，具體數學模型構造如（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是站的數量，Npi是第i站內泵的運行臺數，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，pwi是油井i位置上的井口回壓。根據上文的目標函數分析發現，目標函數是系統運行的能耗費用，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油氣集輸系統數學模型應用計算實例分析

應用計算機系統編訂油氣集輸系統運行優化軟件，對大慶油田某區域的油氣集輸系統參數優化設計，大慶油田某區塊原油集輸管網具體如圖一所示。根據圖一發現，大慶油田某區塊原油集輸管網包含一座脫水站、四座轉油站、42座計量站、399個油井，總體產油量每天2.42x103t。在優化之前，大慶油田某區塊原油集輸管網熱水出站溫度是70攝氏度，每口井慘水量是每天24t，基本環境溫度是零下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的運行情況，伴隨熱水出站溫度的提升，油氣集輸系統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。和優化之前相比，油氣集輸系統熱水出站溫度降低10攝氏度，摻水總量每天減少114噸。

4油氣集輸系統的優化方案

油氣集輸系統的優化需要改進現有油氣集輸系統的設計。在對油田改造的時候需要做好油氣集輸系統的設計和調整，具體可以從以下幾個方面進行：第一，實現對系統結構的脫水改造，提升放水工藝的先進性。在油氣集輸系統中，放水系統的主要功能和任務是將油田中脫水部分和放水系統密切結合在一起，并在工作運行的過程中密切關注外輸系統的的生產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運行效率。在社會科技的支持下，我國油田生產技術得到了提升，針對現階段油氣集輸系統發展存在的問題，需要相關人員應用最新技術形式及時優化外輸系統。在油氣集輸操作中，一些油田的生產發展面臨高峰期之后脫水系統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進行重新設計。首先，將已經不能運行的脫水系統轉變為放水站，并將管道中存在的原油運輸到下一個脫水站中，并根據當地實際情況來調整優化布局，提升脫水處理效率。第三，優化過渡集油系統。為了能夠實現減極性布站的目的，需要對原來的集油網絡進行重新設計和 規劃，通過這種方式增大原來油井集油半徑，從而將原來系統的三級站點轉變為兩級站點，通過這種方式減少油氣集輸系統的運行成本。

5結束語

綜上所述，文章以系統能耗最小化為發展目標，根據算法要求打造了原油集輸系統生產運行參數優化數學模型，該模型的設計是一種非線性數學規劃模型，根據模型的結構特點，以具體實例分析了優化設計結果，對大慶油田某區塊原油集輸系統運行參數優化，得到和優化之前相比，油氣集輸系統熱水出站溫度降低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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