通用性星树状油气管网布局优化模型研究

周 军，周柳玲，梁光川，陈 川，周 轩

1.西南石油大学石油与天然气工程学院，四川 成都 610500

2.中国石油塔里木油田公司油气田产能建设事业部，新疆 库尔勒 841000

引言

油气集输管网系统庞大且复杂，其投资在油气田地面建设中占很大比重，因此，集输管网最优布局的研究具有重要的理论与经济价值[1-3]。目前集输管网大多采用星型管网和树型管网的组合形式，即星树状管网[4]。星树状管网优化问题需求解集输站的最佳位置及数量、中央处理厂的位置、井与集输站和集输站间的连接关系等变量，并且同时考虑系统各种复杂约束，该问题是一个非确定性多项式难题[5]。虽然众多学者对管网的优化设计进行了研究[6-8]，但大多针对枝状管网、星状管网或环状管网等单级管网布局方式[9-11]。管网布局优化基本上都是首先以最短路径或最低建设成本为优化目标[12]，在数学模型方面，Zheng 等[13]提出了一种考虑集输管网设施和电力成本的混合整数非线性规划模型，但没有考虑地形障碍、设施容量、井站最大距离等约束。魏立新和刘扬[14]建立了考虑地形障碍的优化模型。Hong 等[15]针对以往研究中忽视水力特征的问题，综合考虑了三维地形、管网结构、管径等因素，提出了一个混合整数线性规划模型。Liu 等[16]建立了包含管网结构参数和管道设计参数的高维非线性混合整数规划模型。戴乾生等[17]以管道总年值费为目标函数建立了天然气管道系统参数优化设计模型，运用正交试验设计方法对模型进行求解。……