一种集输管网优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种集输管网优化方法及装置，该方法包括：根据地形参数，将目标区域划分为具有网格节点的若干子区域；所述网格节点用于表征集输管网的拓扑；根据所述地形参数、管网技术参数及钻井数据信息生成预设的集输管网优化模型的约束条件；其中，所述钻井数据信息包含所述目标区域的现有井的井位坐标、所述现有井的现有及预期生产数据、预期钻井的井位坐标及预期生产数据；根据所述约束条件及费用目标函数生成所述集输管网优化模型；根据所述集输管网优化模型生成集输管网优化结果，本发明专利技术可以提供一种从时间角度统筹规划的集输管网优化方法，该方法能够指导油气田的工程建设，帮助油气田减本增效。

A Method and Device for Optimizing Gathering and Transportation Pipeline Network

【技术实现步骤摘要】
一种集输管网优化方法及装置
本专利技术涉及石油天然气生产领域，尤其是油气田油气储运技术，具体涉及一种集输管网设计方法及装置。
技术介绍
油气田在建设过程中，随着开发程度的不断加大，集输管网变大庞大而复杂，导致集输管网建设成本占整个油气田投资的比例不断上升。在生产方面，由井场，管道，压力设备和中央处理设施组成的集输管网在天然气田生产中起着关键作用，因此，集输管网的优化对于降低开发成本，提高气田生产的效率和效益至关重要。集输系统优化设计是一类十分复杂的大型混合优化设计问题，其中有些子问题属于多项式复杂程度的非确定性难题，其目的是在满足水力约束的前提下获得经济上最优效果。该复杂问题可以分解为一些子问题，包括井组的划分，集输管网的拓扑结构，设施的位置以及管道的详细路线。其复杂性在于：在给定的物理和实际限制下通常有许多替代方案可以做出这些决定；例如，两个井场之间有许多不同的管道路径，管道只能建在没有障碍物的区域。此外，加上三维地形的因素，障碍物的存在以及管网的水力特性，大多数子问题都是典型的非确定性多项式完备问题，并且经常是非线性耦合，这意味着很难在多项式时间内达到最优结果。同时考虑上述因素将使模型更接近现实，但集输管网的整体优化将变得非常复杂且难以解决。另外一个影响复杂性的因素是多周期计划，这对集输管网的设计至关重要。随着时间的推移，由于现有油气井的产量会显著下降，其他新井将被开发出来并连接到现有的集输管网，因此，管道和基础设施的规模应该改变，以满足不同发展阶段的要求。这些决策不仅复杂，而且影响油气田全开发周期中的生产行为、水力状态、未来决策和经济分析。目前对于集输管网的优化设计主要集中在集输管网初始开发阶段的优化设计，由于油气井产量变化导致的集输管网在多周期规划内的扩张仍未得到解决。单口油气井产量会随着时间的推移而逐渐衰减，油气田在建设开发过程中并不是一次性钻探所有油气井，而是根据生产需求分批次有计划的钻探及调整，需要在旧井衰减时将开发新的井接入到集输管网，从而维持整体油气田的生产规模。即目前的研究忽略了多周期下的集输管网拓展问题，没有考虑多周期规划视角下的管网优化。因此，目前设计人员在规划阶段需要一种从长远角度来进行集输管网的优化设计方法。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供的方法将时间作为一个重要因素，提出了一种基于时间角度的油气田集输管网整体优化设计方法，本方法能够优化油气田的工程建设，帮助油气田减本增效。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种集输管网优化方法，包括：根据地形参数，将目标区域划分为具有网格节点的若干子区域；网格节点用于表征集输管网的拓扑；根据地形参数、管网技术参数及钻井数据信息生成预设的集输管网优化模型的约束条件；其中，钻井数据信息包含目标区域的现有井的井位坐标、现有井的现有及预期生产数据、预期钻井的井位坐标及预期生产数据；根据约束条件及费用目标函数生成集输管网优化模型；根据集输管网优化模型生成集输管网优化结果。一实施例中，在根据地形参数，将目标区域划分为具有网格节点的若干子区域之前，还包括：获取目标区域的地形参数、管网费用参数、管网技术参数及钻井数据信息。一实施例中，地形参数包括目标区域的地形数据及障碍物位置；技术参数包括井的生产率及井口压力、集气站所需的水力参数及管道的经济流速。一实施例中，网格节点包括：集气站节点、井节点、管道节点；约束条件包括：集气站节点始终用于设置集气站；集气站节点的流体流量由集气站留存流量、集气站节点的流入流量及集气站节点的流出流量组成；串接井所在的井节点的流体流量由该串接井的产出流量、该井节点的流入流量及该井节点的流出流量组成；非串接井所在的井节点的流体流量由该非串接井的产出流量及该井节点的流出流量组成；井节点连接的管道的数量小于或等于2；且管道节点上流体流动方向为单向流动。一实施例中，根据约束条件及费用目标函数生成集输管网优化模型包括：根据管网费用参数用生成费用目标函数；管网费用参数包括管道单价、压力设备类型及集气站的固定成本。根据约束条件及费用目标函数，通过MILP模型生成集输管网优化模型。一实施例中，根据集输管网优化模型生成集输管网优化结果包括：根据蚁群算法计算出对应于最小长度的每个连通节点之间的路径；根据全局最优解的搜索算法及最小长度的每个连通节点之间的路径生成集输管网优化结果。一实施例中，集输管网优化结果包括：集气站的位置、管道的连接路线、集气站及管道的施工时间、管道的水力参数及集输管网建设成本。第二方面，本专利技术提供一种集输管网优化装置，该装置包括：网格节点划分单元，用于根据地形参数，将目标区域划分为具有网格节点的若干子区域；网格节点用于表征集输管网的拓扑；约束条件生成单元，用于根据地形参数、管网技术参数及钻井数据信息生成预设的集输管网优化模型的约束条件；其中，述钻井数据信息包含目标区域的现有井的井位坐标、现有井的现有及预期生产数据、预期钻井的井位坐标及预期生产数据；集输管网优化模型生成单元，用于根据约束条件及费用目标函数生成集输管网优化模型；集输管网优化结果生成单元，用于根据集输管网优化模型生成集输管网优化结果。一实施例中，集输管网优化装置还包括：获取参数单元，用于获取目标区域的地形参数、管网费用参数、管网技术参数及钻井数据信息。一实施例中，集输管网优化模型生成单元包括：费用目标函数生成模块，用于根据管网费用参数用生成费用目标函数；集输管网优化模型生成模块，用于根据约束条件及费用目标函数，通过MILP模型生成集输管网优化模型。一实施例中，集输管网优化结果生成单元包括：路径计算模块，用于根据蚁群算法计算出对应于最小长度的每个连通节点之间的路径；集输管网优化结果生成模块，用于根据全局最优解的搜索算法及最小长度的每个连通节点之间的路径生成集输管网优化结果。第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现集输管网优化方法的步骤。第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现集输管网优化方法的步骤。从上述描述可知，本专利技术提供的集输管网优化方法及装置，通过目标区域的地形参数，生成可以表征集输管网的拓扑的双层不均匀网格，获取目标区域地形参数、管网费用参数、管网技术参数及钻井数据信息，并以双层不均匀网格为基础，结合地形参数、管网费用参数、管网技术参数及钻井数据信息生成预设的集输管网优化模型的约束条件，通过约束条件及费用目标函数生成集输管网优化模型，并对该模型进行求解，获得集输管网优化结果。其中，钻井数据信息是本方法的核心所在，钻井数据信息包含目标区域的现有井的井位坐标、现有井的现有及预期生产数据、预期钻井的井位坐标及预期生产数据，可以理解的是，在建模过程中，所有的约束条件都围绕着钻井数据信息这个时间角度展开，这一点与以往的集输管网优化有着明显的不同。另外，本方法所提供的集输管网优化设计不仅在经济上是最佳的，集输管网的压力也应保持在允许的范围内。针对以往研究中采用分级优化、忽略水力计算及多周期规划的问题，本方法将时间作为一个重要因素，提出了一种考虑水力计算的多周期气田集输管网整体优化设计方法，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集输管网优化方法，其特征在于，包括：根据地形参数，将目标区域划分为具有网格节点的若干子区域；所述网格节点用于表征集输管网的拓扑；根据所述地形参数、管网技术参数及钻井数据信息生成预设的集输管网优化模型的约束条件；其中，所述钻井数据信息包含所述目标区域的现有井的井位坐标、所述现有井的现有及预期生产数据、预期钻井的井位坐标及预期生产数据；根据所述约束条件及费用目标函数生成所述集输管网优化模型；根据所述集输管网优化模型生成集输管网优化结果。

【技术特征摘要】
1.一种集输管网优化方法，其特征在于，包括：根据地形参数，将目标区域划分为具有网格节点的若干子区域；所述网格节点用于表征集输管网的拓扑；根据所述地形参数、管网技术参数及钻井数据信息生成预设的集输管网优化模型的约束条件；其中，所述钻井数据信息包含所述目标区域的现有井的井位坐标、所述现有井的现有及预期生产数据、预期钻井的井位坐标及预期生产数据；根据所述约束条件及费用目标函数生成所述集输管网优化模型；根据所述集输管网优化模型生成集输管网优化结果。2.根据权利要求1所述的集输管网优化方法，其特征在于，在根据所述地形参数，将所述目标区域划分为具有网格节点的若干子区域之前，还包括：获取目标区域的所述地形参数、管网费用参数、所述管网技术参数及所述钻井数据信息。3.根据权利要求1所述的集输管网优化方法，其特征在于，所述地形参数包括所述目标区域的地形数据及障碍物位置；所述技术参数包括井的生产率及井口压力、集气站所需的水力参数及管道的经济流速。4.根据权利要求1所述的集输管网优化方法，其特征在于，所述网格节点包括：集气站节点、井节点、管道节点；所述约束条件包括：所述集气站节点始终用于设置集气站；所述集气站节点的流体流量由集气站留存流量、所述集气站节点的流入流量及所述集气站节点的流出流量组成；串接井所在的井节点的流体流量由该串接井的产出流量、该井节点的流入流量及该井节点的流出流量组成；非串接井所在的井节点的流体流量由该非串接井的产出流量及该井节点的流出流量组成；井节点连接的管道的数量小于或等于2；且所述管道节点上流体流动方向为单向流动。5.根据权利要求1所述的集输管网优化方法，其特征在于，所述根据所述约束条件及费用目标函数生成所述集输管网优化模型包括：根据管网...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪炳沅，李晓平，狄国佳，陈仕林，宫敬，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，中联煤层气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11