地形起伏条件下页岩气管网布局优化研究

页岩气富集区多处山地，地形复杂，集输管网优化布局难度大，多采用分级平面优化，难以适应实际复杂的地形条件，无法获得系统最优解。考虑地形起伏条件，针对页岩气管网枝-枝状管网形式，在传统分级优化子问题的基础上，将井组划分与站址优化作为整体进行优化，并引入起伏管道路径寻优方法，形成地形起伏管网布局优化方法，以管道、集气站建设费用最小化为目的建立目标函数，以达到方案经济性最优，采用改进后遗传算法求解井组划分与站址优化问题计算。结果表明，改进后的遗传算法具有较好的收敛性；引入管网初步连接机制剔除不合理连接方案，采用Kruskal算法优化管网连接形式，并针对起伏程度较大管道采用A*算法进行路径优化，实际应用表明，该方法能够有效降低路径最大边坡、降低最大路径高程、提高最小路径高程、缩短三维管道长度。研究结果对页岩气管网设计具有指导意义。     

注水管网拓扑布局优化面临的问题及发展趋势

油田注水管网拓扑布局优化设计是注水管网设计的关键技术之一。通过对其发展历程的分析得出,注水管网优化的不全面性、井组划分方法不合理、没有考虑障碍物影响、算法设计复杂、运行速度慢、可靠性难以保证是目前注水管网拓扑布局优化面临的主要难题。提出以井组合理划分为前提,以算法高效为基础,以保证注水管网可靠性和成本最小为方向,以注水管网全面最优为目标,优化注水管网拓扑布局,以保证管网高效运行。     

长输管道天然气集输管网优化设计

随着时间的推移,经济与科学技术的快速发展,集输管网逐渐扩大、集输管网系统也愈渐复杂,为了使集输管网的运行成本降到最低,使用最安全,也便于油气田生产和管理,对天然气集输管网优化设计势在必行。本文从天然气集输管网布局优化方面对系统的整体优化设计,并从管网系统设计布局优化、管网设计优化以及管网运行优化三个方面进行论述。     

基于混合整数规划模型的星树型油气管网布局整体优化研究北大核心CSCD

油气管网建设成本巨大,因此需要根据管网的特点对其布局进行优化来降低投资,保障其合理性和经济性。本文针对油气集输系统管网设施选址离散性的特点,建立了考虑集输半径约束、处理容量约束以及数量约束条件的星树型油气管网的混合整数规划模型,并以陆上虚拟气田为例,采用分支定界法整体求解数学模型,得到了不同约束条件下的最优集输方案,分析了单个约束对整体布局的影响,进行了分级优化与整体优化下的井组划分和管网投资对比;最后以某陆上油田和海上油田为例进行了整体优化求解,进一步验证了模型的可靠性以及整体优化集输方案的经济性。     

考虑腐蚀缺陷的管道内检测周期优化方法

内检测是进行风险识别,保障油气管道安全运行的重要手段。为了平衡风险与成本,确定最优的腐蚀管道内检测周期,提出了基于成本的以失效概率阈值为决策变量的内检测周期优化方法。利用蒙特卡罗仿真技术计算了管道的可靠性和总成本率,以最低总成本率确定管道最优失效概率阈值,从而得出最优内检测周期。采用某天然气管道的实际数据对提出的方法进行了论证和敏感性分析,结果显示最优内检测周期随着缺陷初始深度和缺陷深度生长速率的增大而减小,缺陷初始深度变异系数和失效成本对最优内检测周期无显著影响。所提出方法可以在风险和成本之间寻求平衡,有效地确定腐蚀管道的最优内检测周期,能定量评价腐蚀缺陷相关参数对管道内检测周期的影响,具有一定的先进性。     

中国能源消费结构调整与天然气产业发展前景

在当今以化石能源为主的背景下,天然气是最清洁低碳的化石能源,是化石能源向新能源过渡的桥梁。中国一次能源消费总量已位居世界第一,消费结构以煤为主,能源效率低、环境污染严重,加快天然气产业发展既是中国实现能源消费结构优化调整的现实选择,也是强化节能减排的迫切需要。为此,全面总结和分析了现阶段中国能源消费特点及面临的挑战,以及天然气在资源潜力、清洁性、高效性、经济性和利用领域等方面的优势,首次阐明了中国天然气发展的三大革命性目标：①天然气在一次能源消费中的比例超过30%;②建成覆盖全国各地、互联互通、高效安全灵活的现代化管网体系和应急调峰体系;③形成以中国为中心的全球天然气人民币体系。提出了实现中国天然气革命的四大战略举措：①充分发挥资源优势,确保供应量快速增长;②加大天然气利用力度,逐步成为全球最大的消费中心;③加快输配系统建设,形成类似公路网、电网分布特点的天然气管网体系;④加强合作,全力推进天然气人民币体系建设。     

基于三维地形的气田星枝状管网路径优化研究

传统二维平面条件下研究管网布局难以贴近实际,本研究以三维曲面上两点间最短距离代替平面距离,建立三维地形星枝状管网分级优化模型,应用真实地形有限高程点数据,通过四格点样条函数内插法构建气田所在区域的真实地形,对三维曲面进行网格划分。采用蚁群算法和轮盘赌算法计算三维曲面上两点间最短距离;采用K-medoids中心点聚类法,以管线长度最短为目标进行井组划分和集气站站址确定;采用Prim算法求解支干管线布局的最小生成树,以流量长度之和最短为目标;采用弗洛伊德算法确定中心处理站站址。算例结果表明,三维管网优化管线长度比二维管网优化管线长度降低14.35%。该研究能够为天然气集输系统的工程建设与成本优化提供参考依据。     

基于蚁群算法的油田注水系统优化

蚁群算法是模拟蚂蚁觅食过程,比较适用于离散优化问题。由于蚁群算法本身具有并行性、正反馈性及鲁棒性等特点,所以被成功应用在车间作业调度、组合优化等领域。在我国陆上油田中,注水采油是一种主要的采油措施,而且油田地面工程投资中,注水管网投资比例较大。为有效节约油田注水投资成本,通过蚁群算法求解油田注水管网布局数学模型,以得出优化管网最短路径。采用蚁群算法对外层泵站启停状态进行组合优化,通过粒子群算法优化内层泵站排量。蚁群算法可实现全局最优解,其求解高效性等均比一般算法好。基于蚁群算法求解油田注水系统优化设计问题具有可行性。     

天然气长输管道地区等级升级管理与风险评价

为了有效管理和控制地区等级升级后所引起的输气管道风险变化,有必要依据管道完整性管理的基本原则,结合输气管道地区等级变化条件,制订相应的管理流程,建立风险评价模型,并提出风险管控原则。为此,首先结合地区等级划分标准识别高后果区,分类管理地区等级升级后的管段。然后,评价地区等级升级后管段的风险水平:①引入模糊语言与其量化值修正EGIG统计的失效概率,得到适用于特定管段的总失效概率;②按最严重事故后果选取蒸气云爆炸模型进行计算,依据泄漏50%致死率估算出死亡人数作为后果等级评价标准;③依据失效概率与失效后果,利用风险矩阵评定风险等级。最后引入风险可接受准则,分析管道泄漏的个人风险与社会风险,判定管道地区等级升级后的风险可接受性。案例分析结果表明:①地区等级升级后天然气长输管道风险也随之增大;②对于升级后风险增大的管段,需根据风险管控原则决定是否采取安全措施。     

输气管网运行能耗分析优化

近十年来,随着天然气管道的大规模建设以及管道沿线天然气市场的逐步开发,面向全国的天然气主干管网正在稳步的建设中,管网的输量将以前所未有的速度快速增长,使得管网系统日益大型复杂化。管网运行能耗作为管道运营的主要成本,能耗管理成为一个越来越迫切的问题,因此运行优化最关键的问题是以管网运行能耗最低为优化目的。     

关于油气集输工程管网布局设计研究

油气集输工程管网布局设计,具有控制造价、影响产能等属性,亟需在布局设计中加以优化完善。借助油气集输管网设计原则,综合考虑地理、湿度、气候等因素,在操作上依赖降耗增效原则,设计和完善油气集输管网布局优化方案。以油气集输工程节能设计为原则,应用地面集输管网优化、井组优化、系统布局优化、集中处理站选址优化等模式,实现油气集输工程管网布局设计优化,以保证管网节能设计高效落实。在油气集输工程管网布局改造后,管效由88.19%提升至90%,实现总节能646.2 MJ/h,节气15.01 m³/h,年节气总量达13×10⁴m³,达到了良好的节能降耗效果。因此,针对当前管网布局优化要求,制定以多元化设计保障策略,对于了解未来管网布局设计具有极大辅助作用,展现出较为积极的探索价值。     

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在天然气工程中，勘察设计获得输气线路的基本数据资料后，将面临如何连接各节点使整个管网布局最合理的问题。当穿越城市较多，地形起伏复杂，可供选择的线路方案就有若干个，而所需要的最优化路线方案却只有一个。为此，提出应用Hopfield神经网络优化方法来求解天然气输气管网规划问题。通过分析输气管网最优化布局问题，确定了模型的目标函数和约束条件，建立了Hopfield神经网络的能量函数模型，得出网络收敛的动态方程，求解使能量函数达到极小点时的状态点，即输气管网的最优化布局方案。研究表明，应用Hopfield神经网络方法可以得到输气管网布局优化问题的有效解。     

西气东输管道可靠度预评估

由于钢管质量、材料性能、内压、意外载荷等因素的不确定性，实际管道总存在一定的失效概率和可靠度。介绍了利用失效评估图和蒙特-卡罗法计算管道可靠度的一种方法，并采用国外目标可靠度指标对西气东输管道的可靠度进行了预评估，结果表明：无论是否存在一定概率的漏检缺陷，西气东输管道的可靠度完全可以满足标准要求；为了提高钢管的可靠度，应在钢管制造及焊接施工过程中严格把关，以避免因人为因素造成缺陷漏检。     

改善的最短路径射线追踪方法

对求出的射线路径进行整体优化,以减小对出射角离散化所产生的误差,从而减小最小旅行时和射线路径的误差。文章对射线路径优化过程进行了推导;根据问题的特点提出了最短射线路径的优化循环迭代算法,提高了算法的效率和稳定性;通过理论模型验证了最短射线路径优化循环迭代算法的可行性,比较了优化最短射线路径法与最短射线路径法之间的区别。     

最短射线路径追踪方法的优化

对求出的射线路径进行整体优化，以减小离散化所产生的误差，从而减小射线路径的误差。对射线路径优化过程进行了推导，并提出了最短射线路径的优化循环迭代算法，求出了优化的最短射线路径。应用理论模型验证了最短射线路径的优化循环迭代算法的可行性；相对于理论路径而言，优化最短射线路径法得到的射线路径误差较小。将该方法应用于最短射线路径追踪和折射波静校正等资料处理的过程中，可以减少运算量和运算时间。     

水网地区大直径长输管道自动焊施工适应性研究

针对水网地区大直径长输管道施工过程中存在的设备行走困难、施工带承载力差、焊接质量不稳定等问题,从线路优化、设备改造、施工带改造、机组配置优化等方面进行了管道自动焊施工的适应性研究,并从施工方案和工艺规程制定、焊接前准备以及焊接过程控制等方面提出了针对性的焊接质量控制措施。优化后的管道自动焊施工技术经过项目施工验证,不仅降低了水网地区管道施工难度,提升了施工效率,而且充分发挥了全自动焊接技术高效、高质量和高稳定性的特点,证明了全自动焊在水网地区大直径长输管道施工中的可行性,为自动焊技术在水网地区管道施工中的推广提供了依据。     

专家系统在油田注水管网系统布局改造设计中的应用

介绍了专家系统在油田注水管网系统布局改造设计中的应用。综合系统改造设计中所需考虑的知识 ,建立了相应的专家系统知识库及表达方式 ,给出了系统自动搜索算法。仿真结果表明 ,该项技术可以有效地确定系统布局不合理之处并提出改造意见 ,为系统布局改造设计提供了一条合理、高效的途径     

国外管道失效数据库建设对我国管道风险管理的启示

介绍了加拿大、美国、欧洲、英国、澳大利亚等国家的管道失效数据库建设情况,分析了我国目前管道风险管理的现状及存在的问题,即过度依赖Kent风险评分法、管道基础数据的整理工作不系统、未建立较完备的管道失效或事故数据库等。提出我国应积极立法,建立完善管道完整性管理体系,并加快建设管道失效数据库,亟需建立包含基本信息、失效数据、腐蚀检测数据等内容的管道失效数据库,并在此基础上建立管道失效概率模型,进而得到管道事故的发生概率。     

垦利油田群外输登陆海底管道铺设优化

基于施工及后续生产安全角度,通过优化登陆海底管道设计,降低工程投资和施工难度,规避生产运行安全隐患,充分体现"油田群完整性"的理念,经济、有效地实现工程管理的控制目标。文章系统介绍了垦利3-2油田群外输登陆海底管道最初的路由铺设思路,基本设计和详细设计阶段的设计优化方案,以及优化方案实施后取得的良好效果。     

油气管道泄漏事故的定量风险评价

介绍了油气管道泄漏事故定量风险评价的基本原则和一般步骤.分析了泄漏事故概率和事故后果,并根据事故基本参数确定其数值.根据这两种指标,运用危险矩阵来简单地确定风险等级及提出推荐的处理建议.此外,在考虑事故后果时,介绍了事件树分析法.根据油气泄漏事故可能造成的3种后果(无燃烧、燃烧和爆炸事件),分别估算了其发生概率.从安全、经济和环境3个方面评价了油气泄漏的后果,讨论了相应后果指标的考虑因素.同时还介绍了推荐的管道失效概率分类准则,并阐述了3类损伤发展模型,即速度模型、敏感模型和无关模型.