基于图论分析的油气集输管网优化
油气田地面集输管网的优化设计
油气田地面集输管网的优化设计发布时间：2022-06-15T01:37:52.680Z 来源：《中国科技信息》2022年2月4期作者：姚靖飞[导读] 石油天然气资源作为我国的重要战略资源，对我国的社会发展以及经济提升有着极为重要的作用姚靖飞大庆油田呼伦贝尔分公司乌东作业区摘要：石油天然气资源作为我国的重要战略资源，对我国的社会发展以及经济提升有着极为重要的作用。
随着我国社会的各行各业对于石油天然气资源的需求量的逐渐增加，如何能够提升油气田的开采效率以及油气资源的运输效率就是当前我国石油行业所面对的重要课题。
本文针对于油气田地面集输管网的优化设计进行了论述，具有一定参考意义。
关键词：油气田；地面集输管网；优化引言：地面集输管网作为石油运输能够安全进行的重要工作环节，对于我国的石油开采技术的落实以及我国石油行业的发展有着极为重要的作用，可以说地面集输管网的设计效果以及运行质量对于我国的油气田的地面工程建设的质量有着决定性的作用。
而随着我国的不断发展，对于地面集输管网的设计也需要能够进行一定程度的优化，以此来适应我国对于石油天然气资源越来越大的需求量，也能够在一定程度上推进我国的石油行业的经济效益的提升。
一、油田气集输流程设计原则油田气地面集输管线的设计需要能够根据当地的实际情况以及地理特质进行相应的设计，一般情况下，地面集输管线设计会因为诸多方面的不可抗因素而受到一定程度的影响，例如当地的地理环境，油气运输模式以及油气本身的不稳定性以及危险性，都会导致地面集输管线的网络系统出现一定的问题，所以在实际的设计过程之中，设计人员需要能够将考虑到以上的不确定因素，并根据实际的设计要求进行合理的规划，从而制定出具有一定安全保障的可行性设计方案，而能源的消耗问题一直以来都是油田气集输流程设计中的常见问题，也是需要设计人员能够根据解决的重要问题，所以设计人员需要能够在满足全封闭的设计条件的同时，尽可能降低油气田的能源消耗，以此来提升油气田的能源产量，而针对于油气资源的运输过程来说，就需要能够结合油气田矿井的压力变化进行适当的调整，以此来保证地面集输管线系统的安全性。
油气集输工程管网布局设计优化阐述
油气集输工程管网布局设计优化阐述2长庆油田分公司第九采油厂宁夏银川 7500063长庆油田分公司第三采油厂宁夏银川750006摘要：在完成油气的地下开采工作之后，还需要对其进行一系列的分离处理，也就是经过油气集输的生产过程中。
因此说油气集输工程的建设效果还会直接影响到油田产量与效益，也就需要我国油气企业能够从多方面入手，做好油气集输工程的官网布局设计优化工作。
只有这样才能够满足油气分离处理需求，提升油气企业的生产水平与生产效益，本文主要就油气集输工程的管网布局设计优化进行了探究分析。
关键词：油气集输工程；管网布局；优化在油气集中管网的布局设计过程中，主要是通过集输工艺等一系列要求，进行计量站、油站之间的链接与结合，从而保障油田气田的正常建设工作。
但是目前油气集输工程在管网布局过程中还存在有比较多的问题，也就需要相关技术人员能够从实用性以及经济性角度出发，进行管网布局的设计优化，保障油气田各个工作之间的工作压力适度，从而满足油气田的正常运行需求。
一、油气集输流程设计的原则概述在进行油气集输系统的设计过程中，设计人员首先需要对能量资源的消耗情况进行明确。
在进行油气资源的开采以及生产过程中，需要尽可能的进行各种生物资源的开发与收集工作，降低原油以及天然气在加工生产过程中可能造成的资源消耗情况。
此外因为每个油气田的内部压力都存在有一定的差异性，而且压力情况还会随着开采阶段的不同而发生变化，因此在油气集输流程设计过程中，还需要做好压力变化情况的监控力度，还需要在合适时间内进行压力的转换。
这样不仅可以有效降低油气生产与作业成本，还能够促进作业的安全性进一步提升，降低压力问题所导致的安全事故发生可能性。
油气技术管网布局是一个非常复杂的结构，在进行管网优化布局过程中需要详细与庞大的数据作为支撑，并且涉及到了非常多的系统组合。
因此在进行油气运输管网布局的优化过程中，还需要不断加强信息化技术的应用力度，通过计算机模拟软件进行设计优化，这样才能够获得最终的优化方案，使其能够满足不断发展变化的油田生产需求，为各项油气集输生产任务的开展奠定良好基础。
油田地面集输管网优化的发展探讨
2.1 油田地面集输管网规划方案不够合理油田地面集输管网建设是一项非常复杂的系统工程，需要经过多方面的理论计算，并结合油田企业的生产实际情况综合考虑从而得出最优的规划设计方案。
目前的油田地面集输管网在整体布局、管路系统方案选择、材料的管径以及材质选择等方面都还有较大的缺陷，从而造成目前的地面集输管网能耗较高，生产效率相对低下，地面集输管网的腐蚀现象普遍等多种实际情况，直接影响着油田企业的安全生产运行和经济效益。
2.2 油田地面集输管网的布局不合理油田地面集输管网是连接油井、中间处理站以及各种油库等功能区域的原油天然气传输通道，因此，油田企业的生产布局直接决定了油田地面集输管网的敷设路径和管网类型，从而影响着整个油田地面集输系统的经济效益和运行稳定性。
我国的油田企业建设初期，相关的理论技术和探测设备等不够先进，从而导致油田地面集输管网的布局不很合理，其运行效率也相对低下。
2.3 集中处理站的选址不够优化油田地面集输系统中的集中处理站是影响油田地面集输管网布置的关键组成部分，直接决定着油气的运输距离。
集中处理站选择的科学合理，可以有效减少油气运输距离，不但在油气集输管网建设材料上能够节约成本，同时在后期的生产运行中因为运输距离较短，油气运输所消耗的各种能源也相对较少，不但可以降低国家的能源损耗，同时油田企业的生产建设成本也将大幅下降。
3 油田地面集输管网优化的重要意义石油是是我国工业生产建设的主要能源，也是衡量一个国家经济发展状况的重要指标，对我国的经济和社会发展有着极其重要的作用。
作为油气输送的主要途径，油田地面集输管网的正常运行是影响整个油田企业生产的重要因素，通过对现有集输管网的优化，不但可以有效减少油气技术过程中的能源浪费，提高油气运输的效率，从而降低企业的生产成本。
同时，通过对油田地面集输管网的进一步优化，可以减少集输管网系统的安全隐患，降低企业的安全风险，从而保障国家和人们的生命财产安全。
关于油田地面集输管网优化技术分析
2017年07月关于油田地面集输管网优化技术分析王柏仲1杨思远2（1大庆油田第七采油厂第一油矿地质队，黑龙江大庆163000）（2大庆油田第七采油厂第一油矿706队，黑龙江大庆163000）摘要：本文首先针对油田地面集输管网系统的基本知识和研究现状作了简要分析，然后与油田地面集输管网理论知识相结合，探讨了现代油田地面集输管网优化技术。
关键词：油田地面；集输管网；优化技术油田地面集输管网的实际建设中，积极有效地优化油田地面集输管网的设计理念和施工过程，在减少油田地面集输管网的系统设计成本、降低原材料和有关转油站的资金投入方面扮演着重要角色。
因此，对油田地面集输管网技术进行优化，既可以增加油田企业的经济利益，又可以践行降耗节能的理念。
1油田地面集输管网的基本知识油田地面集输管网作为原油的运输通道，将工艺管道、油库、功能站连接为一个整体，在油田地面的整个建设成本中，油田地面集输管网占据的比重非常大，因此，积极引用和应用管网系统优化技术在整个系统的设计中占据重要比重[1]。
与此同时，现代油田地面集输管网的设计具有很强的综合性，不仅涉及有关的数学理论和工程知识，对计算机等应用技术的要求也非常高。
设计油田地面集输管网，要依据地面和地下的地质条件、油田性质，使用科学的方法进行设计，尽最大可能达到油田开发、运行的现实要求。
首先对油井位置和有关中转站进行确定后，才可对油田地面集输管网进行设计优化，利用网络科学拓扑调整规划，来达到结构的最优化。
一般情况下，对油田地面集输管网的位置、运行参数、站址等方面进行优化设计。
2油田地面集输管网的现状油田地面集输管网主要是由管线、油井和集输站组成的一种集输管网体系，主体工程是油田地面集输工程，且对油田地面集输工程的资金投入占油田整个地面工程的65%以上，同时占整个油田工程大约35%的比重。
因此，优化设计油田地面集输管网非常有利于降低整个集输体系的成本。
目前阶段，在我国油田地面集输管网体系的不断发展和成熟过程中，布局不合理的现象不可避免，也就造成了我国油田地面集输管网的实际发展不能从根本上满足现实社会生产生活的需求。
浅谈油气集输管网布局优化的发展
浅谈油气集输管网布局优化的发展油气集输管网布局优化是指通过调整和优化油气集输管网布局，以便更好地满足油气输送的需求。
随着能源需求的不断增长和油气资源的日益开采，油气集输管网的布局也需要不断进行优化和改进。
下面将从油气集输管网布局的优化历程、动力驱动力及目标来对其发展进行论述。
首先，油气集输管网布局优化的发展经历了几个阶段。
初始阶段是基于油气资源地理分布的布局，即根据油气资源的分布情况确定输送管线的线路。
这种布局方法由于没有充分考虑管网的整体性能和输送成本，导致资源浪费和成本过高。
进入现代化阶段后，出现了基于经济效益的布局方式，即通过研究市场需求和成本效益来确定输送管线的位置和路线。
这种布局方法大大提高了整个管网的经济效益，但由于市场需求和油气资源的波动性，其布局仍然存在不稳定性。
随着信息技术的发展和管网运维技术的进步，现代化布局不断发展，追求更加高效、可靠和灵活的布局方式。
其次，油气集输管网布局优化的动力驱动力主要包括市场需求、技术进步和政策支持。
不断增长的市场需求是布局优化的首要动力，当能源需求集中在其中一地区时，需要优化布局来满足市场需求。
技术进步也推动了布局优化，特别是新一代的数字化技术和智能化设备的应用，可以提高管网的运行效率和管理能力。
政策支持也是布局优化的动力之一，各国政府通过提供资金和政策支持，鼓励油气企业进行布局优化，以提高能源安全和经济效益。
最后，油气集输管网布局优化的目标是实现能源安全、经济效益和环境可持续发展。
能源安全是布局优化的首要目标，即保障油气供应能力和安全性。
经济效益是长期发展的基础，通过优化布局可以提高油气运输的效率和资源利用率，减少成本、提高收益。
环境可持续发展是现代社会发展的重要目标，油气集输管网布局优化需要考虑节能减排、环境保护和社会责任等方面，实现经济、环境和社会效益的统一综上所述，油气集输管网布局优化在不断发展，经历了从资源地理分布布局到经济效益布局再到现代化布局的过程。
基于不确定性分析的油气集输管网优化设计
基于不确定性分析的油气集输管网优化设计发布时间：2021-07-20T03:14:37.521Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：李晨[导读] 现代社会的主要能源来源就是石油资源，不但会对人们的日常生活产生影响，还与国家的稳定与安全息息相关。
青海油田采油三厂花土沟联合站青海茫崖 816400摘要：在进行油田地面建设的过程当中，集输管网的投资占了较大的比例。
在实际工程建设的过程当中，集输管网当中绝大部分的物理量都有着不确定的特性，并且会对集输管网的设计计算与运行状况分析结果有着直接的影响，所以，要想提高经济效益，就要对集输管网的建设参数设计进行不断的优化和完善。
关键词：不确定性油气集输管网优化策略现代社会的主要能源来源就是石油资源，不但会对人们的日常生活产生影响，还与国家的稳定与安全息息相关。
石油资源要想得到快速的配送和运输。
那么就与集输管网有着密切的联系。
集输管网的投资较大，其中一个中转站就要投资上千万。
据相关资料显示，在整个油田地面工程当中，油气集输管网建设占了总工程投资的70%-80%，并且，工作量占整个油田工程的50%左右。
所以，对油气集输管网进行优化和完善是十分有必要的。
1、油气集输工程管网布局优化设计的问题一方面，目前的油气运输工程消耗能量较高，不能达到油田高效、低耗能的运行标准。
与此同时，设备也被严重的腐蚀，并出现老化现象；原油的加工设施也较为陈旧和滞后，大大提高了开采的难度。
另一方面，在进行油气集输工程的运输当中，资源浪费较严重，并且计算失误率较高。
2、油气储运工程中的不确定因素2.1原油物性及流变性的不确定性由多种不同物质而组成的复杂的混合物就是原油。
其中包括不饱和烃、烷烃、芳香烃、沥青质以及胶质等，无论其中的哪一种成分都很难做出定量的叙述。
从化学角度上来看，这些成分属于同一物质的结合，并不是分子结构上的某一明确物质，然而，却对原油的流变性有着很大的影响。
原油内的形态与结构、腊晶的大小具有不确定性，主要表现为模糊性与随机性{1}。
油田地面集输管网优化技术分析
2019年03月（3）构造控制型在断层、微高点、砂岩尖灭边缘附近等井网难以控制区域，更容易形成注入水动力“滞留区”，剩余油连片富集。
(4）层间干扰型受层间非均质性影响，合采时出现层间干扰，低渗储层水驱程度弱，水沿高渗透层突进。
在相对低渗层储层区域形成剩余油富集。
（5）层内非均质控制型厚油层受层内非均质性及隔夹层影响局部形成的剩余油。
如06-09井，21和22号层物性差距较大，动态监测显示下部22号层中等成都水淹，而上部基本无明显水淹发生。
4.2剩余油潜力在细化至以小层沉积微相为单元进行产量劈分的基础上，精细动态分析，结合数值模拟，细化、量化各单砂体类型的剩余油潜力（见表4-1），平面上剩余油主要受注采效果及断层控制，主要集中在单砂体注采井网不完善区域及非主体相带。
纵向上剩余油主要受层间及层内非均质性控制，油层发育，厚层相对较大的区域剩余油潜力也较大。
分油层组计算纵向上，曙三区DII 3、DⅢ1剩余油潜力相对较大，占整体剩余可采储量的54％。
5总结曙三区杜家台油层沉积体系类型扇三角洲，沉积相带位于扇三角洲前缘亚相，分流河道的分选较好，砂体孔隙大，胶结差，属于中强非均质性储层，沉积微相控制油水运移。
表4-1剩余油潜力汇总表剩余可采储量（104t）注采不完善区域及非主体相带161断层附近63层间199层内188通过精细动态分析、数值模拟，采用静态相结合的方法，分析计算曙三区剩余油潜力，受构造及和沉积控制，及受注采系统不完善、注入平面波及不均衡等影响，剩余油控油模式主要有五种类型：注采不完善型、非均质控制型、构造控制型、层间干扰型、层内非均质控制型。
明确了剩余油富集层为DⅡ3和D Ⅲ1砂岩组。
油田地面集输管网优化技术分析丁磊（大庆油田有限责任公司第五采油厂，黑龙江大庆163000）摘要：油田地面集输管网是石油工程中最为重要的组成部分之一，是管网布置合理与否，直接影响了技术的效率，以及工作的可靠性。
因此，为了最大限度满足社会生产的需求，在石油生产的过程中，必须要加强油田地面集输管网的优化。
油田原油集输管网设计优化研究分析
油田原油集输管网设计优化研究分析摘要：以投资小为目标函数，油田原油集输管网就需要合理的规划。
本文对建设管网系统设计优化而进行分析和研究。
关键词：油田原油集输管网规划优化多目标一、原油集输管网系统概论及现状原油集输就是把油井生产的油气收集、输送和处理成合格原油的过程。
这一过程从油井井口开始，将油井生产出来的原油和伴生的天然气产品，在油田上进行集中和必要的处理或初加工。
使之成为合格的原油后，再送往长距离输油管线的首站外输，合格的天然气集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其他用户。
概括地说油气集输的工作范围是指以油井为起点，矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的矿场业务。
油井、计量站、集中处理站是收集油气并对油气进行初步加工的主要场所，它们之间由油气收集和输送管线联接。
原油集输工程是由“井一管一集输站”组合成的集输管网系统，它是原油工业的重要组成部分，是油田地面工程中的主体工程，其投资占整个油田地面工程的60%以上，占整个油田工程的30%左右。
因此，进行原油集输管网的优化对降低整个集输系统的造价具有十分重要的意义。
我国大部分的原油集输管网系统是在不断发展中形成的，不可避免地出现布局不合理，难以满足不断发展的原油工业生产的需要。
因此，对于新建管网系统需要进行最优规划，在满足原油生产的条件下，使管网系统的投资和营运费用最省。
在市场经济追求企业效益最大化的目标下，管线平面布置应该寻求能够满足生产需求的最顺畅短捷的树枝状径路，以实现建设投资上的节约，即费用最优目标；与此同时，考虑到确保生产连续以及企业系统运转的安全可靠，即效用最优目标。
因此，怎样对原油集输管网系统就行规划设计，有效的控制运输管网路线，降低原油输送的成本，是提高油田企业经济效益的一个重要途径。
二、原油集输管网系统优化研究1.利用最优化理论规划管网原油集输管网系统主要由采油井场、处理站和管线两部分组成，可用一个网络系统来描述，所涉及的采油井、中转站、集中处理站都是网络节点，所有可能铺设的管道构成网络。
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油气田地面工程第２６卷第１期（２００７．１）５３
基于图论分析的油气集输管网优化谢丹凤（山东理工大学）
陈武（西南石油大学工商管理学院）
吕云飞（承德石油高等专科学校）
陈俊（西南石油大学石油工程学院）１．问题的提出
油气集输管网系统主要由集中处理站和管路两部分组成，可用一个网络系统来描述，所涉及的油井、接转站、集中处理站都是网络节点，所有可能铺设的管道构成了网络的弧，弧的方向取决于油气的流向。
集中处理站的位置、数量和输油（气）管网的布置是影响油气集输系统投资费用的最主要因素。
因此，需对整个集输网络系统进行优化分析，以合理铺设输油管道、合理分配管网流量，减少输油管道的总投资。
集输管网优化主要是针对集中处理站选址和输油管网布局的优化而言，本文拟借用图论分析中的Ｆｌｏｙｄ算法确定油气集中处理站的最佳位置，用最小生成树优化输油管网的布置。
２．油气集输工艺流程
油气集输就是把油井生产出来的油气收集、输送并处理成合格原油的过程。
原油和伴生的天然气从产油井区开采出来，经过计量分析，大多通过输油管道（零散油井用罐车拉油）运输至接转站，再输送至集中处理站，在油田上进行烃液体及烃气体分离或初加工，使之成为合格的原油之后，再送往长距离输油管线的首站外输，或送往矿场油库经其他运输方式送到炼油厂或转运码头；合格的天然气集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其他用户。
３．油气集中处理站选址优化
集中处理站的位置选择属于网络理论中连通图的选址问题，可在给定的固定点中选择一点，使该点在所有周定点中到其他各点的弧长总和最短，作为候选地址；也可引人额外点，即Ｓｔｅｉｎｅｒ点进行处理。
本文的研究属于前者，即在给定的油井中选择一口油井，在其附近设置油气集中处理站，使得油气总运输距离最短，输油管道总投资最少，运行费用最低。
集中处理站的选址要考虑各油井的位置及产量，它决定着油田内输油管网的布局，进而影响到投资及未来的运行费用。
首先，站址应在到各油井的距离最短的一个油井附近，即处于各油井的中心地带，这就是网络的中心问题；其次应考虑各油井的产量及管网中油气流量的分配，避免某些管段流量太集中，以至管径过大增加费用，这就是网络图中的加权中心问题。
图论是运筹学的重要分支之一，它不仅可以解决经济管理、社会科学等方面的问题，而且在物理、控制以及工程规划中也得到广泛的应用。
图论中的图是由点和边组成，通常记作Ｇ一（Ｖ，Ｅ），Ｖ表示顶点的集合，Ｅ表示边的集合。
在集输管网优化研究中，将各个油井看作图的顶点，将各油井间的距离看作图的边，则油气集输管网可抽象成点和边的拓扑图，用图论分析中的Ｆｌｏｙｄ算法求出网络中任意两点间的最短路径，从而得出各油井到其他井的最短距离总和，选出总和最小的值对应的那口油井，即为网络的中心；将各油井的日产油量作为权重，则可求出网络的加权中心，也就是油气集中处理站的最优地址。
４．输油管网布置优化
由于油气集输管网是一个连通的赋权网络图，那么最优方案一定是该图的一棵最小生成树。
确定了集中处理站位置，就相当于确定了树根，以该位置为起点，以各油井间的距离为树枝的权值，求出总权值最小的一棵生成树，从而确定输油管网的最优布局。
已知一个所有边的权值都大于零的无向连通图Ｇ一（Ｖ，Ｅ），Ｇ有珂个顶点和优条边。
由图的连通性可知，ｍ≥行一１。
对于图Ｇ的生成树，ｍ＝以一１。
求解最小生成树有避圈法、破圈法等多种方法，本文采用一种适合计算机编程的算法进行求解。
基本思路为：对于无向连通图Ｇ＝（Ｖ，Ｅ），Ｖ＝｛矶，可２，…砜），Ｅ＝｛９１，Ｐ２，…Ｐ。
｝，在Ｖ中任取一顶点可。
（本文令集中处理站位置为顶点口，），放入空集ｙ７中，此时Ｖ７＝｛口，）。
搜索Ｅ中每条只有一个顶点在Ｖ７中的边，将权值最小的那条边放人空集Ｔ中，并将此边的另一个顶点放人Ｖ７中，直至Ｖ７一｛口１，矶，…ｕ。
），丁中存放了刀一１条边为止。
Ｊ『就是图Ｇ的一棵最小生成树，按Ｔ来布置油气集输管网系统，油气的运输总距离最短，管道的总投资最少。
５．结论
在油气集输管网优化研究中，进行油气集中处理站选址时应考虑到建成后发生的油气运输费用，以产量距离为网络图的弧长，借助Ｆｌｏｙｄ算法找出使油气运输总距离最短的点，确定出网络加权中心；在输油管网布局优化时，由于铺设管道的投资费用很高，因此以各油井间的距离为网络图的边权，求出最小生成树，使输油管线投资降到最低。
这种将网络的加权中心问题和最小生成树结合起来，首先确定出油气集中处理站的最佳位置，然后优化输油管网的布局，是进行油气集输管网优化的一种行之有效的方法。
（栏目主持樊韶华）
万方数据。