探究油气集输系统生产运行方案优化方法

2018-06-06 09:30:08 科教导刊·电子版 2018年6期

乔文旗

摘 要 伴随社会经济的发展,我国油田开采迈入到新的发展阶段,在新的阶段,为了进一步降低油气资源开采运输成本,文章以油气集输系统生产运行费用最小为目标函数,综合考虑井口掺水压力、原油站温度等因素,打造油气集输系统运行方案数学模型,应用序列二次规划方法编订油气集输系统生产运行优化软件,制定出科学合理的油气集输系统生产运行方案。

关键词 油气集输系统 生产运行 方案 优化

中图分类号:TE866 文献标识码:A

油田在开发的中后期,产油数量、液体数量和开发初期的数量相比发生了深刻的变化,油品的含水率不断提升,地面工程系统的负荷率降低,油气集输系统生产效率降低,系统运行能耗增加。在这样的情况下,为了降低油气资源的开采成本,需要相关人员结合实际进一步探究油气集输系统生产运行方案优化方法,打造优化的油气集输系统生产运行数学模型。

1现阶段油气集输工作开展存在的问题

现阶段我国油气集输系统在使用的过程中存在油气消耗过高、能源消耗大、油气计量混乱等问题。其中,常见的油气能源消耗主要是指油气集输系统在处理油水的时候产生了较大的能源消耗,而出现这种问题的原因是油水处理工作不管是在技术还是在设备上都无法满足现阶段的工作发展需求,且处理的时候产生了较大的能耗。油气损耗主要是指在对油气处理的时候,受设备、管理等因素的限制加剧了油气资源的挥发,由此产生了较多的损耗。计量混乱主要是指我国油气计量工作管理不科学。

2油气集输系统数学模型的优化

油气集输系统生产运行方案优化是建立在实际生产基础上的,通过调节生产设备的参数信息能够达到降低生产能耗的目的。对于油气集输系统的掺水流程可以调整的参数包含加热炉的出站温度、油井掺水量,具体数学模型构造如(1)所示。其中,H是泵的扬程向量,T是流体从加热炉子中流出的温度向量,Gm是油井掺水量向量,M是站的数量,Npi是第i站内泵的运行台数,Hij是第i站的第j台泵的出口压力,Qij是第i站第j台加热炉的数量,Tij是第i站第j座的加热炉出口温度,Tijo是第i站的第j座加热炉的入口温度,Gij是第i站的第j座加热炉加热介质流量,Cij是第i站第j座加热炉加热介质的热容, pij是第i站第j座的加热炉效率,Kp和Kt分别是常系数,pwi是油井i位置上的井口回压。根据上文的目标函数分析发现,目标函数是系统运行的能耗费用,公式(1)=(6)分别是动力能耗费用、热力能耗费用、井口回压约束、井口掺水压力约束、原油进站的温度约束、设计变量取值范围的约束。

minF(H,T,Gm)

=(公式1)

, (公式2)

, (公式3)

(公式4)

(公式5)

(公式6)

3油气集输系统数学模型应用计算实例分析

应用计算机系统编订油气集输系统运行优化软件,对大庆油田某区域的油气集输系统参数优化设计,大庆油田某区块原油集输管网具体如图一所示。根据图一发现,大庆油田某区块原油集输管网包含一座脱水站、四座转油站、42座计量站、399个油井,总体产油量每天2.42x103t。在优化之前,大庆油田某区块原油集输管网热水出站温度是70摄氏度,每口井惨水量是每天24t,基本环境温度是零下20摄氏度,天然气的价格是每立方米0.9元,电费是0.45元/(KW。h)。分析热水出站在温度60摄氏度、62.5摄氏度、65摄氏度、67.5摄氏度时油气集输系统的运行情况,伴随热水出站温度的提升,油气集输系统最佳掺水量和耗电量逐渐下降,但是耗气量和总体运营成本不断提升。和优化之前相比,油气集输系统热水出站温度降低10摄氏度,掺水总量每天减少114吨。

4油气集输系统的优化方案

油气集输系统的优化需要改进现有油气集输系统的设计。在对油田改造的时候需要做好油气集输系统的设计和调整,具体可以从以下几个方面进行:第一,实现对系统结构的脱水改造,提升放水工艺的先进性。在油气集输系统中,放水系统的主要功能和任务是将油田中脱水部分和放水系统密切结合在一起,并在工作运行的过程中密切关注外输系统的的生产情况和设备运行效率。第二,借助科技力量提升油气集输系统运行效率。在社会科技的支持下,我国油田生产技术得到了提升,针对现阶段油气集输系统发展存在的问题,需要相关人员应用最新技术形式及时优化外输系统。在油气集输操作中,一些油田的生产发展面临高峰期之后脱水系统的失衡和运行效率降低的问题,对于这类问题需要相关人员结合实际对脱水处理系统进行重新设计。首先,将已经不能运行的脱水系统转变为放水站,并将管道中存在的原油运输到下一个脱水站中,并根据当地实际情况来调整优化布局,提升脱水处理效率。第三,优化过渡集油系统。为了能够实现减极性布站的目的,需要对原来的集油网络进行重新设计和 规划,通过这种方式增大原来油井集油半径,从而将原来系统的三级站点转变为两级站点,通过这种方式减少油气集输系统的运行成本。

5结束语

综上所述,文章以系统能耗最小化为发展目标,根据算法要求打造了原油集输系统生产运行参数优化数学模型,该模型的设计是一种非线性数学规划模型,根据模型的结构特点,以具体实例分析了优化设计结果,对大庆油田某区块原油集输系统运行参数优化,得到和优化之前相比,油气集输系统热水出站温度降低10摄氏度,掺水总量每天减少114吨的结论。

参考文献

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[3] 刘万丰.油气集输系统生产运行方案优化方法[J].油气田地面工程,2010,29(02):32-33.