大型并联天然气管网系统运行优化技术研究

某大型长距离并行管道系统结构复杂,其压气机站合建在一起,且进站口和出站口设置有联通管线和截断阀门,由于两条管线内流量能够自由分配,使得沿线不同站场可能出现双线联合运行、双线独立运行、单线压力越站、双线压力越站等多种复杂工况。为了减少大型并联管道系统能耗,构建了并联管道的优化运行模型,该模型以能耗最低为目标函数,考虑了压缩机自耗气、站场流量分配以及压力分配等多种约束,能够确定不同站场的运行方式,计算不同管线间的最佳流量分配。由于模型决策变量较多,采用一种改进的粒子群算法（PPSO）对模型进行优化计算,通过实践该算法获取的优化方案最好。研究结果表明：优化后,管道系统可降低能耗25.31%,对现场操作具有一定指导意义。     

按输量还是按强度——长输管道两种控制理论分析

长输管道有两种控制理论：按输量控制和按强度控制.前者是各泵站设定进压,让排压自然形成;后者是各泵站设定排压,让进压自然形成.按强度控制可以避免计算误差,特别是可以对水击和顺序输送过程作出正确、合理的反应和处置,可以使管道获得最大的流量;而按输量控制不具备这些优点,一般只能给管道设定其值较低的保守流量.当某个中间泵站非正常停运时,按强度控制能自动地将管道引导到越站输送状态;而按输量控制只能以失控告终.     

输油气管道泵站系统风险分析

输油气泵站系统是管道系统的重要组成部分，为此进行输油气管道系统泵站风险评估十分必要。实际工程系统的可靠性指标既非常重要又相当复杂。绝大多数工程系统目前只有数值解，而找不出解析解。为此，介绍了计算输油气泵站系统可靠性的简单实用方法，并实例运用于秦皇岛-北京输油管道泵站系统。该泵站系统由6个泵站组成，为一个复杂可修系统；以宝坻站为例，并用系统稳态不可用度、平均无故障工作时间和平均修复时间作为可靠性指标，应用网络树分析和可靠性单元法对其进行简化计算，并在此基础上进行了泵站系统的风险分析。     

基于粒子群算法原油集输管网优化

随着油田开发进入中后期不断进行井网加密,如何在最大化合理利用已建联合站年处理能力的基础上,尽可能减少投资管网建设,实现新建的计量间和联合站之间原油集输管网的合理分配,寻求以管网造价最小为目标函数,以联合站的最大年处理能力、集输半径和连接方式为约束条件,建立单目标优化模型。根据粒子群算法寻优特点,结合十进制编码,通过适应度函数评价,实现该模型的优化求解。采用遗传算法和粒子群算法分别对某一星状原油集输管网优化问题进行计算对比,结果表明,粒子群算法计算更为简洁,收敛速度也较优,有利于提高集输站利用效率．     

基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法

天然气管网瞬态仿真技术在天然气管网系统调度管理中的作用日益凸显，日益大型化和复杂化的天然气管网对瞬态仿真计算效率提出了更高的要求。为此，提出了基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法，首先将管网模型抽象为站场模型、站间管网模型以及连接点模型；然后以连接站场和站间管网的连接点压力为基础变量，求解连接点流量的通解，重构站间管网的仿真模型，降低站间管网模型的方程组维度；随后以重构的站间管网仿真模型为基础，构建天然气管网系统瞬态仿真模型；最后分别针对压缩机转速缓慢变化和压缩机快速停机2种工况，对比分析了新算法的计算精度及计算效率。研究结果表明：(1)断裂降维新算法计算精度较高，压缩机出口压力和用户压力的相对误差均小于0.1%；(2)断裂降维新算法的计算效率高，与非线性方程组求解方法相比，2种工况下的加速比最快达到了17.3与12.2；(3)断裂降维新算法的加速比与管网系统瞬态仿真模型的方程组维度呈线性关系，方程组维度越高，加速比越大，即管网模型越复杂，其计算加速效果越明显。结论认为，该新方法在不影响计算精度的条件下提高了计算速度，对于提高复杂天然气管网系统的瞬态仿真计算效率具有重要的理论价值...     

基于人工鱼群算法的油田注水系统运行优化研究

以注水站能耗最小为目标函数,以系统水力平衡、注水量和注水压力为约束条件,建立油田注水系统运行方案优化数学模型。采用人工鱼群算法求解该模型,将鱼群的觅食行为、聚群行为和追尾行为等应用到优化算法中,取得了较好的优化结果。     

基于改进型小波阈值的输油管道磁记忆信号降噪方法

利用金属磁记忆检测方法对输油管道进行早期诊断时,磁记忆检测信号常常被各种噪声源污染,极大地降低缺陷信号可检测性。在传统软、硬阈值降噪方法基础上,根据磁记忆检测信号的特点,提出了一种改进小波阈值函数与自适应阈值相结合的方法,选用Daubechies小波作为小波函数,分解级数为4层,采用自适应方法计算阈值。用新型漏磁/磁记忆检测仪进行了算法验证,将改进降噪方法应用于磁记忆检测信号的降噪处理。与传统软、硬阈值降噪算法相比,新算法克服了软阈值信号失真和硬阈值不连续、振荡等缺点,提高了重建信号的信噪比,降低了均方根误差值,有效地消除了信号噪声,为正确判断输油管道的应力集中位置及早期诊断提供了理论依据。     

城市天然气管网遗传算法优化设计

文章以使管网建设和运行费用最少为目标函数，以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件，建立了城市天然气管网优化模型。根据天然气管网结构特点，采用遗传算法求解，构建了遗传算法中重要的适应度函数，给出了管道编码的方法。通过编程实例计算，表明遗传算法是在天然气管网优化领域中可取的一种算法。     

非均质油藏试井分析新方法

用一种基于一般压力导数解(GPDS)的反解法(ISA)，通过递归算法计算出地层渗透率分布函数，既适用于渗透率变化较大的油藏，又适用于不出现半对数直线段的压力数据。本方法借助于其它手段同样可得到两相、多层非等厚、平面非均质等情形下的渗透率分布函数；对于试井压力恢复数据，只要对其进行时间校正，也可用此方法；同时，由该方法所得到的递推公式便于实现与计算机技术的结合求解，若将之应用于数值试井，可改善数值试井的算法，提高计算效率；此外，该方法对于研究剩余油分布、确定生产指数、确定地层压力分布和平均地层压力等都具有重要意义。     

输油管道运行优化理论与方法的分析

根据输油工艺实际，以进站油温为变量，建立了泵管耦合逐站计算优化分析模型及给定输量及稳态条件下长距离密闭输送原油管道运行优化目标函数、约束条件和越站条件，引入了进泵原油粘性对泵性能的影响，提出了泵性能粘液影响修正系数动态查取及粘液性能曲线自动换算数解方法，应用非线性规划方法，实施了全线运行方案优化分析，探讨了管壁结蜡及主要约束条件值变化对运行优化的影响。相对于泵管解耦模型，本文方法更接近于工程实际，具有更高的分析精度。应用方法所基的分析软件，可直接得到给定输量输油管道包括最佳进站油温、各站泵炉运行方式、加热温度、出站压力等优化运行控制参数及预计的经济指标等在内的经济运行方案，以提供实际工程参考。     

基于动态规划和黄金分割法的环状天然气管网运行优化

目前中国天然气管道主干线已经相互联接,形成了环套环的大型复杂天然气管网,随着各压气站燃驱压缩机组的增加,如何实现管网的稳态优化运行已成为一个技术难题。为此,在同时考虑管网中环状结构和枝状结构对于管道流量分配的影响,以及燃驱机组耗气量对管道内流量影响的基础上,结合管网模型分割思路,将黄金分割算法与动态规划算法进行融合,形成了改进后的动态规划和黄金分割混合算法。以华北地区某环状管网为案例的计算结果表明:(1)管网运行优化数学模型比单线管道模型增加了管道内过流量、燃驱耗气量等变量,进一步加大了管网模型的求解难度;(2)混合算法能够有效地对运行燃驱和电驱压缩机机组的包含环状和枝状小型管网的稳态运行优化数学模型进行求解;(3)混合算法的优化方案能提高管网压气站的出口压力、提高机组的运行效率,降低系统的功率消耗、减少系统能耗,同时增加管网的管存量,提供了管网额外的应急资源。结论认为,混合算法有效地破解了复杂管网优化技术难题,可以为当前中国大型天然气管网稳态运行优化提供参考。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。     

成品油管道首站离心泵更换叶轮降低能耗的实践

针对武汉成品油管道输送作业首站主输油泵扬程过高与管路匹配不佳的现状,结合离心泵流量、扬程与叶轮直径的比例关系,提出并实施了更换较小主输油泵叶轮的改造方案,改造后管输作业的实际能耗数据表明,更换叶轮不仅能满足管输要求,而且能有效地降低运行能耗,提高经济效益。     

Hydraulic model optimization of a multi-product pipeline

An optimization model is established for a multi-product pipeline which has a known delivery demand and operation plan for each off-take station.The aim of this optimization model is to minimize the total pumping operation cost,considering not only factors including the energy equilibrium constraint,the maximum and minimum suction and discharge pressures constraints of pump stations,and pressure constraint at special elevation points,but also the regional differences in electricity prices along the pipeline.The dynamic programming method is applied to solve the model and to find the optimal pump configuration.     

苏中气田天然气集输干线合理注醇量计算

在冬季,天然气集输干线内易生成天然气水合物,将甲醇作为抑制剂注入到管线内是有效的防治方法.本文以降低管线内注醇量为目的,分析现有HYSYS软件注醇量计算模型的不足有:无法适用于苏中气田集输干线,缺少管线内气相含水量计算.从完整模拟苏中气田集气站内天然气集输工艺流程的角度出发,基于上述软件搭建了适用于苏中气田的注醇量计算...     

基于黑箱方法的压气站运行优化模型研究--管段约束处理方法研究

针对枝状长输天然气管道运行状况，首次提出采用将整个长输管道系统分为压气站系统和管道系统两大类别，然后对两大系统分别进行单独的处理。基于黑箱方法的复杂枝状管网系统压气站运行优化模型，主要包括目标函数和约束条件。在约束条件中，最难以处理的问题之一就是管段的约束，针对复杂枝状输气管网的管段约束条件提出了一种新的处理方法。研究证明：该处理方法易于进行计算机编程实现，体现了结构化的算法思想。     

液压支架输液管路压损计算的一种方法

文章分析了煤矿生产的支架主供液系统和液压系统,根据管道系统管路的摩擦系数、管道长度、管道直径、管道中液体的流速、流体密度及附加阻力系数等技术参数,对远距离供液管路压损进行理论计算.通过比对压降的理论计算结果和实际测量的供液管路压力数值,对两者之间的差异进行系统数学模型分析、泵的启停逻辑分析,提出提高泵的出口压力、更改泵...     

气田地面集输管网运行优化及其应用研究

国内某些老气田地面集输设备已运行多年，部分旧管道承压能力和集输站集输能力都有所下降，给集输管网运营带来了安全隐患。因此，有必要开展现有设备集输能力优化研究工作，充分利用现有集输设备的工作能力，确保集输管网系统安全、高效地运行，并指导集输设备的更换和改造。在分析集输管网实际运营状况的基础上，以集输管网内天然气最大流量为目标函数，综合考虑集输站工作能力、管道承压能力以及管输系统运行工况条件，建立了气田地面集输管网运行优化数学模型，并采用线性化算法求解了该优化模型。实例分析结果表明，建立的集输管网运行优化模型和采用的优化算法切实可行。此集输管网优化方案既可用于优化该集输管网的日常运营，又可用于指导集输管网的改造和未来规划。     

输气管道优化运行技术

输气管道的输送效益取决于购气价格、售气价格以及购气量和售气量。由于生产气量、气压和用户用气量、气压是可以在一定范围内变化的，这就决定了管道运行调度方案具有多样性。因此针对生产条件和用户条件，合理地确定管道系统的输压、分配用户的用气量，从而科学地确定其经营策略是十分必要的。文章以管道运输部门的最大收益为目标，综合考虑上游生产条件、下游用气条件以及管道系统的工况条件，建立了管道系统优化运行数学模型，并采用线性化法和单纯形法讨论了模型的求解。该模型和算法既考虑了管道元件和非管元件，又考虑了管网的任意结构形式，因而可适用输气干线、集输管网和配气管网的优化运行分析。最后通过算例验证了模型和算法的可行性。     

埕北35井组平台及海底管道油气集输系统的工艺设计

经多方案技术经济对比，决定胜利浅海油田埕北35井组平台及海底管道油气集输系统采用无人值守平台和海底管运输油、油气混输上岸方式，即利用井口剩余压力（达2．0MPa）将油气经海底管道直接混输至桩古46加热站，经加热后再输送至海二接转站。该系统具有平台小型化、流程简单、设施少、井口平台与生产平台分开布置，管理方便、投资与运行费用低等特点。该系统主要是由平台流程（包括油气收集流程、加药流程和海水流程组成）与海底管道（采用保温双层管结构）组成，主要设备有计量分离器、电加热器、海水泵、药剂泵、药剂罐及流量计。最后介绍了井口平台与生产平台的结构，并对配电及自控设计进行了简要说明。