一种气田集输天然气处理设备分配的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及天然气田开发生产领域，尤其是天然气集输技术，具体涉及一种气田集输天然气处理设备分配的方法及装置。所述方法包括：准备模型所需要的基础数据；将基础数据输入所建立的气田集输天然气处理设备分配模型求解；对结果进行分析和展示；所述模型通过定义设备型号集合和设备编号集合来实现对设备的唯一编号；约束条件中考虑折旧系数、设备处理能力、调度执行、市场需求。建立MILP模型来求解气田集输天然气处理设备分配问题，可获得多周期下气田集输天然气处理设备分配优化方案，包括各个时期各个区块的设备处理流量、购买、移动及出售的类型和个数以及具体是哪个设备。

【技术实现步骤摘要】
一种气田集输天然气处理设备分配的方法及装置
本专利技术涉及天然气田开发生产领域，尤其是天然气集输技术，具体涉及一种气田集输天然气处理设备分配的方法及装置。
技术介绍
气田集输过程中需要利用处理设备对井口天然气进行脱酸、脱碳、脱水等工艺，以便将其转化为符合国标气质要求的合格天然气，然后向外输送到其他需求点。近年来随着系列化、模块化和撬装化的技术发展，天然气处理设备往往可以移动，具备占地面积小、拆迁方便、便于流动、开发风险小等特点，广泛应用于油气生产开发、处理加工的各个环节。①在油气生产加工的过程中，由于井口天然气的产量会随地层条件等因素变化，以及合格天然气的需求随着市场等因素变化，使得同一设备的负荷率不断变化，从而产生不同的经济边界，如图1所示。②在同一区块内，随着井口天然气产量的变化使得处理规模也发生变化，可以选用不同大小规格的天然气处理装置，必然存在着经济性最优的天然气处理设备组合，如图2-3所示。③针对不同的区块，天然气处理设备可以拆卸可以移动，在不同区块间进行搬移，因此又会产生调度的问题。为了达到经济效益最优，需要根据各个区块井口天然气产量和各个市场需求点对合格天然气的需求量，选择天然气处理设备的规格大小和调度方案(购买、移动、出售的数量和时间)，如图4所示。国内几乎没有针对气田集输天然气处理设备分配问题方面的研究，仅有少部分外国学者进行了研究。但是存在以下问题：①在单一某个区块内，仅能选择某种规格的单个设备，无法选择同种规格的多个设备，例如，仅能选择10万方处理能力的设备1个，不能选择10万方处理能力的设备2个。实际生产中同一个区块往往含有多个同规格的设备，由此导致方案未必最优。②没有考虑具体某个设备的处理量应该确定为多少，所得出的方案不利于实际操作。③无法实现对单个设备的唯一编号，导致无法实现调度方案的精准追踪，所得出的调度方案中设备不是特定的，导致调度方案在执行时并不是唯一确定的。④在模型中考虑了设备出售带来的折损，但往往使用某个固定系数，没有考虑设备使用年限的差异，因此跟实际工程存在偏差，所得出的方案也未必最优。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题旨在为克服上述现有技术中存在的缺失和不足，建立MILP模型来求解气田集输天然气处理设备分配问题，模型通过定义设备型号集合和设备编号集合来实现对设备的唯一编号，通过0-1变量来计算设备使用年限，可获得多周期下气田集输天然气处理设备分配优化方案，包括各个时期各个区块的设备处理流量、购买、移动及出售的类型和个数以及具体是哪个设备。(二)技术方案为解决上述技术问题或未实现上述技术目的，本专利技术提供如下技术方案。本专利技术提供一种气田集输天然气处理设备分配的方法，包括：步骤一：前处理，主要是准备模型所需要的基础数据；步骤二：运行求解，将基础数据输入所建立的气田集输天然气处理设备分配模型求解；步骤三：后处理，对结果进行分析和展示。一些实施方案中，所述模型所需要的基础参数包括：(1)产量信息：所研究区块产能预测曲线；(2)天然气价格：不同时期下天然气的出售价格；(3)设备信息：不同规格橇装设备的处理能力、定制时间、购买费用、搬迁费用、运行费用。一些实施方案中，所述模型所求解主要决策变量1)经济费用：所研究气田不同时期下的净现值，包括不同时期下的卖气收入，设备购买、拆装、出售、运行费用；2)设备调度：所研究区块不同时期下的设备类型、数量及运行状态(负荷率)。一些实施方案中，所述气田集输天然气处理设备分配模型经由下述步骤建立：S110、依据集输天然气处理设备的折旧、区块工艺设备的实际处理以及区块工艺设备的调度数据生成所述气田集输天然气处理设备分配的约束条件；S120、依据所述预设的经济费用目标函数及所述约束条件生成所述气田集输天然气处理设备分配模型。一些优选实施方案中，还包括：S130、依据所述气田集输天然气处理设备分配模型生成气田集输天然气处理设备分配结果。一些实施方案中，所述模型通过定义设备型号集合和设备编号集合来实现对设备的唯一编号。一些实施方案中，所述气田集输天然气处理设备分配模型以净现值最大为目标函数，目标函数包含七部分：出售合格天然气所获收益、出售工艺处理设备所获收益、购买工艺处理设备的费用、安装工艺处理设备的费用、拆卸工艺处理设备的费用、移动工艺处理设备的费用和工艺处理设备的运行费用。一些实施方案中，约束条件中考虑折旧系数、设备处理能力、调度执行、市场需求。一些实施方案中，所述气田集输天然气处理设备分配结果包括获得多周期下气田集输天然气处理设备分配优化方案。一些实施方案中，所述气田集输天然气处理设备分配结果具体包括：各个时期各个区块的设备处理流量、购买、移动及出售的类型和个数以及具体是哪个设备。一些实施方案中，所述气田集输天然气处理设备分配模型通过0-1变量来计算设备使用年限。一些实施方案中，设备出售时通过分段线性化方法考虑使用年限的影响，以分段函数Sdt,i,e表示折旧系数，其与设备使用年限有关，具体公式如下：式(15)与(16)中，αi,e,u表示i型号编号为e的设备使用年限在u区间时折旧曲线的常数项，Utt,i,e表示t时期i型编号为e的设备的使用时间，βi,e,u表示i型号编号为e的设备使用年限在u区间时折旧曲线的系数项，Bute,t,u表示使用年限所在的区间，区间内满足上下限约束：式(17)与(18)中，fmaxu表示u区间上限，fminu表示u区间下限，使用年限一定在某一个区间内：一些实施方案中，区块工艺设备的实际处理量为额定处理量的0.6-1.5倍：式(20)中，Qaw,t,i,e表示t时期w区块i型编号为e的设备的实际流量，qecapi,e表示i型号编号为e的设备的额定处理量，Xw,t,i,e表示w区块t时期是否拥有i型编号为e的设备。一些实施方案中，所述气田集输天然气处理设备分配模型是MILP模型。本专利技术还提供一种气田集输天然气处理设备分配装置，包括：约束条件生成单元，用来依据集输天然气处理设备的折旧、区块工艺设备的实际处理以及区块工艺设备的调度数据生成所述气田集输天然气处理设备分配的约束条件；模型生成单元，用来依据所述预设的经济费用目标函数及所述约束条件生成所述气田集输天然气处理设备分配模型；处理设备分配结果生成单元，用来依据所述气田集输天然气处理设备分配模型生成气田集输天然气处理设备分配结果。一些实施方案中，所述装置还包括：目标函数生成单元，用来依据气田在全开发周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气田集输天然气处理设备分配的方法，其特征在于：包括：/n步骤一：前处理，准备模型所需要的基础数据；/n步骤二：运行求解，将基础数据输入所建立的气田集输天然气处理设备分配模型求解；/n步骤三：后处理，对结果进行分析和展示；/n所述模型通过定义设备型号集合和设备编号集合来实现对设备的唯一编号；/n所述气田集输天然气处理设备分配模型以净现值最大为目标函数，目标函数包含七部分：出售合格天然气所获收益、出售工艺处理设备所获收益、购买工艺处理设备的费用、安装工艺处理设备的费用、拆卸工艺处理设备的费用、移动工艺处理设备的费用和工艺处理设备的运行费用；/n约束条件中考虑折旧系数、设备处理能力、调度执行、市场需求。/n

【技术特征摘要】
1.一种气田集输天然气处理设备分配的方法，其特征在于：包括：
步骤一：前处理，准备模型所需要的基础数据；
步骤二：运行求解，将基础数据输入所建立的气田集输天然气处理设备分配模型求解；
步骤三：后处理，对结果进行分析和展示；
所述模型通过定义设备型号集合和设备编号集合来实现对设备的唯一编号；
所述气田集输天然气处理设备分配模型以净现值最大为目标函数，目标函数包含七部分：出售合格天然气所获收益、出售工艺处理设备所获收益、购买工艺处理设备的费用、安装工艺处理设备的费用、拆卸工艺处理设备的费用、移动工艺处理设备的费用和工艺处理设备的运行费用；
约束条件中考虑折旧系数、设备处理能力、调度执行、市场需求。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：设备出售时通过分段线性化方法考虑使用年限的影响，以分段函数Sdt,i,e表示折旧系数，其与设备使用年限有关，具体公式如下：






式(15)与(16)中，αi,e,u表示i型号编号为e的设备使用年限在u区间时折旧曲线的常数项，Utt,i,e表示t时期i型编号为e的设备的使用时间，βi,e,u表示i型号编号为e的设备使用年限在u区间时折旧曲线的系数项，Bute,t,u表示使用年限所在的区间，区间内满足上下限约束：






式(17)与(18)中，fmaxu表示u区间上限，fminu表示u区间下限，使用年限一定在某一个区间内：





3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于区块工艺设备的实际处理量为额定处理量的0.6-1.5倍：






式(20)中，Qaw,t,i,e表示t时期w区块i型编号为e的设备的实际流量，qecapi,e表示i型号编号为e的设备的额定处理量，Xw,t,i,e表示w区块t时期是否拥有i型编号为e的设备。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：洪炳沅，竺柏康，李晓平，崔雪萌，宫敬，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33