油气集输系统生产运行参数模糊优化技术浅析

梁彪

摘要：油田技術系统基于油气运输、供水、注水以及采出水管网共同组成极为复杂的一个多级流体系统，针对油田的正常生产、运行具有非常关键的作用。为了能够降低投资额，提升经济效益，油田集输系统的优化设计探究极为必要。文中基于模糊数学的方式，基于油气集输系统的结构，把生产运营技术参数与管线管径当成是设计变量，基于管网系统的最小投资、最大生产、最小的运行能耗作为目标，建立目标参数优化设计相关问题的数学模型与求解方式。把模糊优化获得的世界方案同传统计算方式进行比较，对模型推导、程序编制的精准程度进行验证。

关键词：油气集输系统;生产运行参数;模糊优化;技术;模型;

油田集输系统的参数优化设计，是基于管网拓扑的结构图，对管径、生产运行相关工艺的参数进行设计，目的是要减少管网系统建设的投资与其实际生产运行产生的能源消耗。在参数的实际优化过程中，为了能够确保设计方案符合实际生产的具体要求，要求变量、某些节点参数的设计在要求范围内，需要其满足一定的约束条件。针对集输工艺方面的存在的不同，优化参数的时候要考虑的问题也不同。

一、数学模型的构建和求解

因为客观世界存在多样性与复杂性，很多事物无法进行精准、明确的概念进行描述，客观事物存在的模糊性，其知识模糊数学的产生，模糊实际上就是说便捷病情，也就是在质方面不具备精准含义，在量方面不存在明确界限。便捷不清的模糊概念，并非因为人主观认知无法满足客观实际所出现的，其是事物客观的属性，属于事物差异间存在于中间过渡的结果。模糊优化属于模糊数学当中的组成部分，模糊优化是基于模糊数学最为工具，对模糊目标的函数进行探析，在模糊约束之下对问题进行优化。在油田技术系统参数的优化设计工作当中，最为关键的方式便是模糊约束。基于模糊理论相关语言对变量进行描述，并且获得有效解决，让设计能够满足理想的优化成效。

（一）构建模糊的数学模型优化

在既定集输系统布局完成之后，对于不同形式的集输技术流程，模糊表征油气集输管网的温度、流速与温度等的模糊性约束条件，对参数实施优化。其中包含三个要进行考虑的目标，就是极小化的管网投资、动力能耗费用、热力能耗费用。基于其作为目标函数，集输系统的模糊约束问题进行优化。隶属度函数是模糊问题转化成为问题明确性提供了阶级方式，所有模糊自己相关隶属函数的明确基于工程背景，这里包含半降梯形的分布情况。

（二）模型求解

对迷糊模型进行求解优化的基本措施，就是要将模糊优化的问题转变成为非模糊优化的问题，使用普通方式进行求解。基于模糊的目标函数和模糊的约束函数关系，求解模型的模糊优化可以划分成为两种类型：对称性的模糊优化模型、非对称性的模糊模型优化。在非对称性的模型当中，目标与约束起到的作用实际上属于并不对等，在对称模型当中，目标与约束之间的地位是相等的。输系统通常不会涉及到人身安全，安全性还能够基于技术措施进行有效补偿。并且因为官网系统的一次性投资数额非常大，希望目标与约束都能够同时被予以满足。所以，构建模糊的优化数学模型，使用非对称性的模糊优化模型进行求解。在使用对称性迷糊优化模型会进行求解的时候，进行模糊判决。基于得到的结果来构建迭代计算方式。也就是说，对称条件之下的集输系统多目标模糊优化能够获得更为有效的解决。

二、分析算例

（一）优化多级形式的油气技术官网的参数模型

针对油气集输系统进行优化设计的形态而言，现代国内广泛应用的多级技术系统的形式，也就是油井产出物在经过计量站、联合站与转油站等中间环节的处理之后，最终会集输到油库当中。

（二）对模型进行求解

使用matlab软件对求解程序进行对应的编制，在初始变量的管道半径被设置为210mm，压强设置为7.5MPa，温度设置为95℃的时候，基于程序计算获得下面结果：

X=50.0000 25.0000 63.5153

Fevl=2.4661e+007

Ans=0.8147

那么因为计算结果是α=0.8147，最合适的管道半径数值是50mm，压强是2.5MPa，温度数值是64℃，目标函数的数值是2.4661e+007元。

（三）

使用数值解法对模糊的优化方式进行计算，把计算所得的数值进行分析对比，直接对算法进行搜索，这是最优化计算方式当中的一种，其也就是其数值计算方式。直接搜索的计算方式，只需要对目标函数所有点的函数数值进行计算，并不需要对其导数进行求解，直接搜索的计算方式对比见解计算方式的收敛速度比较慢，可是其会比解析方式更为容易，其适用于难以对目标函数实施求异优化的问题。所以，在这里要使用直接搜索计算方式对油田地面的管网-油气站系统实施参与优化，求得参数优化的最终数值。

直接搜索计算方式的参数优化数学模型，属于约束非线性的规划问题，基于这种方式把约束优化转变成为无约束的优化，使用对应的方式关联黄金分割法进行求解。使用matlab程序所获得的优化结果是：

x=51.9961 28.0000 64.5313

fevl=2.6866e+007

计算结果可知，最合适管道半径是52mm，压强是2.8MPa，温度是65℃，目标函数的数值是2.6866e+007元。

结束语：

基于模糊优化和混合计算方式的比较分析，分别选择50mm与52mm半径的管道，压强与温度方面稍微有些不同，模糊化之后的经济花费会比直接搜索法偏少。所以，在对自变量是不确定量相关问题进行优化解决的时候，模糊优化方式是的实际应用较好，也会在油田地面的油气集输修通参数问题进行优化。模糊问题优化的所有与解法中，核心是基于模糊转化成为非模糊，在对模糊模型进行优化求解的时候，选择对称和非对称模型的时候，要综合问题存在的现实背景，不可以对一种模型进行硬性套用。文中对模糊算法的优化只限于在平面布局上，难以在复杂地貌的油气田中进行实际应用，所以建设三维地形条件之下的不同官网系统的模糊参数数学模型优化，和求解算法的相关问题需要进行深入探究。

参考文献：

[1]王佳楠.油气集输系统生产运行参数模糊优化技术研究[D].东北石油大学，2017.

[2]潘峰，周金鹏，陈双庆，陈思奇.油气集输管网运行参数模糊优化研究[J].辽宁化工，2016，45（11）：1399-1402.

[3]徐明全.油气集输系统生产运行方案优化措施分析[J].化工管理，2016（21）：3.

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