亚闭环油气网络系统整体运行优化及其智能化研究
批准号:
52074090
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
王志华
依托单位:
学科分类:
油气储存与输送
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王志华
中文摘要
油田生产运行优化实质是受约束超大型流体网络系统极值优化问题,单一生产系统运行优化是原问题的松弛特例,本项目拟将油藏、采油、集输、污液处理、注入系统关联耦合,提出并建立油田亚闭环油气网络系统的概念和理论方法,基于分数阶微积分、贝叶斯估计和所提出的改进MCMC方法,建立非线性渗流等复杂工况下多尺度流动参数计算方程改进方法;以联结各生产系统的液流参数为决策变量,结合所构建的亚闭环系统空间有向图广义表征模型和大系统优化理论,创建多目标、多约束的油田亚闭环系统整体运行优化模型和优化子模型;基于所提出的大系统智能协调求解机制,构建测度自适应新型粒子群算法、地下注入有效模糊区和机采系统模糊相似类降维求解方法,继而形成超高维优化模型的混合智能递阶协调优化求解策略。研究成果可有效填补油田全局层面运行优化理论方法的缺失,对于促进油田集约可持续发展、实现衰减期油田节能降耗开采及油气智能生产意义重大。
英文摘要
The optimization of oilfield production and operation is essentially a problem of extreme value optimization for constrained super-large fluid network systems, and the operation optimization of a single production system is a relaxation special case of the original problem. In this project, correlating and coupling oil reservoir, oil production, gathering and transportation, sewage treatment, and injection systems, the concept and theoretical method of oilfield sub-closed-loop oil and gas network system are proposed and established. Based on the fractional order calculus, Bayesian estimation and the proposed improved MCMC method, an improved method for calculating multi-scale flow parameters under complex operating conditions such as nonlinear seepage is established. Taking the fluid flow parameters of each production system as decision variables, combined with the generalized representation model of the sub-closed-loop system spatial digraph and the large-scale system optimization theory, the overall operation optimization model and the optimization sub model of the oil field sub closed-loop system with multi-objective and multi constraint are established. Based on the proposed large-scale system intelligent coordination solution mechanism, a new particle swarm optimization algorithm with self-adaptive measure, an effective fuzzy region for underground injection and a dimension reduction method for fuzzy similar classes of mechanical mining system are constructed, and then a hybrid intelligent hierarchical coordination optimization solution strategy for ultra-high dimensional optimization model is formed. The research results can effectively fill the lack of operation optimization theory and method at the overall level of the oil field, which is of great significance for promoting the development of interdisciplinary frontier theory, realizing the energy-saving and efficiency-increasing production in the declining period and obtaining the intelligent oil field production decision-making.
油田地面和地下主要生产系统构成统一的环路生产系统,将各生产系统人为割裂,进行单一生产系统运行优化,易导致其他生产系统最优性的缺失,本质上是原问题的松弛特例,无法得到全局最优运行方案。本项目从油田各主要生产系统之间以液体流动联结为统一整体、相互耦合制约的本质特征出发,将集输系统、采出液处理系统、注入系统、油藏系统和采油系统关联耦合,形成亚闭环油气网络系统并围绕该大系统的整体运行优化开展研究。将亚闭环油气网络系统的流动分为管流流动和渗流流动两类,采用PS-FW算法优化改进马尔科夫蒙特卡罗方法(MCMC),结合贝叶斯估计和最优化方法,建立了管流流动压降和温降改进方法。采用分数阶微积分理论建立了渗流流动的时间分数阶和空间分数阶改进模型,采用PS-FW算法和向后欧拉差分法确定了改进渗流模型的最佳分数阶次。形成了多尺度油气通道流动参数计算模型改进方法,为亚闭环油气网络系统的流动参数计算提供了方法,揭示了宏微观尺度流动参数计算模型的改进机制;以采油井、注入井和地面工程的主要站场为节点,以节点之间的管道、井筒及岩石缝隙为边,建立油田亚闭环网络广义有向图模型。以流入和流出各子系统的流体参数为决策变量,以亚闭环系统含水上升率、运行耗能、收益净现值、采收率为极值目标,考虑液流在亚闭环系统内的质量守恒和能量守恒,构建了亚闭环油气网络系统整体运行优化模型和子模型,为亚闭环网络系统的运行评价与优化提供了基础模型;基于大系统理论,将整体优化模型的求解分解为五个子系统的协同迭代求解,通过智能优化求解控制器分配求解参数。构建了以概率1收敛的测度自适应粒子群优化算法、地下注入有效模糊区、机采系统模糊相似类求解法和分支定界求解法。建立了混合智能递阶协调优化求解策略,实现亚闭环油气网络系统整体优化模型的有效求解,为高维度、多目标复杂优化问题的求解提供了方法。本项目成果可助力油田地面地下整体协同节能降耗、提质增效。
剪切流场中相间乳化与起泡耦合作用下界/表面膜形成与稳定的影响机制研究
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批准号:52174060
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项目类别:面上项目
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资助金额:58万元
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批准年份:2021
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负责人:王志华
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依托单位:
油水乳状液流场压降与剪切能的关联及其对化学破乳机制的影响
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批准号:51404068
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2014
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负责人:王志华
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依托单位:
国内基金
海外基金