复杂地域气田集输系统管网拓扑优化

发布时间：2020-06-05 19:56

【摘要】：气田集输系统呈多级网络结构,建造费用高,通常占整个地面工程投资的60%-70%。以往的优化设计中通常采用分级优化的方式,并且在计算过程中忽略地形起伏,将障碍物区域简化为平面凸多边形,优化结果与工程实际相差较大。对于气田集输系统进行拓扑优化是降低管网投资的重要技术手段。本研究以管网建设费用最低为目标函数,以不同级别站点间的隶属关系、处理量和空间位置限制为约束条件,建立了多级星状集输网络整体优化模型,并且在模型中引入三维地形和障碍因素,为复杂地域的管网拓扑优化提供了高效准确的方法。利用Goody GIS采集目标区域数据,建立数字高程模型,通过不同的插补方法构建气田所在区域的真实地表曲面;利用凸多边形和凹多边形表示障碍物,分别建立平面障碍和三维障碍下的避障模型,将三维地形和障碍与多级星状集输网络整体优化模型相结合。模型中同时包含离散变量和连续变量,约束条件呈非线性,涉及离散拓扑优化和非线性参数优化,属于大型混合优化设计问题。传统的优化算法无法求解该模型,本文采用群智能技术,将蚁群算法和粒子群算法相结合,进行基于三维地形和障碍的多级星状集输网络整体优化模型求解。该方法不需要优化函数的连续、可导和可微等性质,全局搜索能力强,效率高。根据研究成果,利用Matlab编制了复杂地域气田集输管网布局优化软件,为气田地面工程的规划设计提供指导。根据研究成果,对某气田集输系统进行拓扑优化,对比无地形起伏无障碍和多起伏多障碍环境下的管网长度和投资费用。结果表明,在三维地形和障碍下,管网长度增加28.7%,管网建设费用增加27.1%。管网长度和投资费用的增加幅度与地形起伏程度和障碍物的数量、尺寸以及具体位置密切相关。
【图文】：

第2 章 基于粒子群算法的管网布局优化变量，在预先给定的水平下进行显著性检验。若留该变量，同时保留方程中其余变量；若检验结该变量，按照偏回归平方和由小到大顺序排列剩检验，保留检验结果显著的变量，剔除检验结果除变量的偏回归平方和，选取偏回归平方和最大著性检验，如果检验结果显著，则将该变量引入量可引入且变量均无法剔除时，终止逐步回归过程

第3 章 基于三维地形的管网布局优化可视化的信息系统，它不仅能实现空间数据的管理，而且对于各种场合的突发事故场景，能够快速分析预测事故影响区域，并动态呈现逃生疏散方案。因此在油气资源探测、设备管理和管道事故应急救援系统中应用广泛。Goody GIS 是基于谷歌地球和谷歌地图资源开发的信息系统软件，，应用在划、旅游、农业和科研等社会生活的各个领域。软件初始界面如图 3.1 所示。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE863

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本文编号：2698534